JP2021533180A - Methods and compositions for modifying plants - Google Patents

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Abstract

本明細書では、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)(例えば、植物細胞外小胞(EV)又はそれらの断片、部分若しくは抽出物を含む)を含む植物改変組成物であって、PMPは、植物改変剤を含み、植物改変剤は、異種RNAを含む、植物改変組成物が開示される。本明細書の組成物は、植物の適応度を増加させるため等、植物を改変するための方法において有用であり、植物の適応度の増加は、発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性の増加を含む。【選択図】なしAs used herein, a plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), including, for example, plant extracellular vesicles (EV) or fragments, portions or extracts thereof, wherein the PMP is a plant. Disclosed is a plant-modifying composition comprising a modifier, wherein the plant-modifying agent comprises heterologous RNA. The compositions herein are useful in methods for modifying plants, such as to increase fitness for plants, where increased fitness for plants is resistant to development, growth, yield, and abiotic stressors. Or it includes increased resistance to biological stressors. [Selection diagram] None

Description

配列表
本出願は、ASCIIフォーマットで電子的に提出されており、参照により全体として本明細書に組み込まれる配列表を含む。2019年8月23日に作成された前記ASCIIコピーは、51296−004WO3_Sequence_Listing_08.23.19_ST25という名称であり、サイズが12,136バイトである。
Sequence Listing This application is submitted electronically in ASCII format and includes a sequence listing incorporated herein by reference in its entirety. The ASCII copy made on August 23, 2019 is named 51296-004WO3_Sequence_Listing_08.23.19_ST25 and is 12,136 bytes in size.

農業では、所望の植物改変を誘導するための植物への生物活性剤の送達は、多数の方法で妨害され得る。例えば、核酸又はペプチド等の植物改変剤は、送達中の分解に対して感受性であり得る。さらに、植物改変剤は、植物を改変するために様々な植物部分、組織、維管束系及び/又は細胞に浸潤する必要がある。従って、当技術分野では、植物改変剤を植物に効果的に送達するための方法及び組成物が求められている。 In agriculture, the delivery of bioactive agents to plants to induce the desired plant modification can be hampered in a number of ways. For example, plant modifiers such as nucleic acids or peptides may be sensitive to degradation during delivery. In addition, plant modifiers need to infiltrate various plant parts, tissues, vascular systems and / or cells in order to modify the plant. Therefore, there is a need for methods and compositions for effectively delivering plant modifiers to plants in the art.

本明細書では、植物改変剤を担持する複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物が開示される。本組成物は、植物の適応度の増加等の所望の植物の形質を導入する方法で植物を改変する薬剤を送達する方法において有用である。 The present specification discloses a plant modification composition containing a plurality of plant messenger packs (PMPs) carrying a plant modifier. The present composition is useful in a method of delivering a plant modifying agent by a method of introducing a desired plant trait, such as increased fitness of the plant.

第1の態様において、本明細書では、植物に異種RNAを投与する方法であって、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む組成物を植物に送達するステップを含み、複数の各々は、異種RNAを含み、組成物は、植物の適応度を増加させるための有効な濃度で送達される、方法が提供される。 In a first aspect, herein is a method of administering heterologous RNA to a plant comprising delivering a composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs) to the plant, each of the plurality being heterologous. A method is provided in which the composition comprises RNA and is delivered at an effective concentration for increasing the adaptability of the plant.

一部の実施形態では、異種RNAは、ガイドRNA(gRNA)である。一部の実施形態では、gRNAは、リボ核タンパク質複合体(RNP)の成分であり、複数のPMPの各々は、RNPを含む。 In some embodiments, the heterologous RNA is a guide RNA (gRNA). In some embodiments, the gRNA is a component of a ribonucleoprotein complex (RNP), each of the plurality of PMPs comprising an RNP.

一部の実施形態では、PMPは、脂質再構成PMP(LPMP)である。 In some embodiments, the PMP is a lipid rearrangement PMP (LPMP).

一部の実施形態では、異種RNAは、PMPによって封入される。 In some embodiments, the heterologous RNA is encapsulated by PMP.

一部の実施形態では、PMPの各々は、精製された植物細胞外小胞(EV)を含む。 In some embodiments, each of the PMPs comprises purified plant extracellular vesicles (EVs).

一部の実施形態では、組成物中のPMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、改変は、植物の適応度を増加させる、例えば発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性を増加させる。一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、開花時期の改変であり、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質の向上、植物から収穫される産物の味、外観若しくは貯蔵期間の改善又は動物における免疫反応を刺激するアレルゲンの産生の低減である。 In some embodiments, PMP in the composition is an effective concentration for modifying plant traits, the modification increasing the fitness of the plant, eg development, growth, yield, abiotic stressor. Increases resistance to or resistance to biological stressors. In some embodiments, an increase in plant adaptability is a modification of flowering time, and an increase in plant adaptability is an improvement in the quality of the product harvested from the plant, the taste of the product harvested from the plant, Improving appearance or shelf life or reducing the production of allergens that stimulate the immune response in animals.

別の態様において、本明細書では、複数のPMPを含む植物改変組成物であって、PMPは、植物改変剤を含む、植物改変組成物が提供される。一部の実施形態では、組成物中のPMPは、植物の適応度等の植物の形質を改変するために有効な濃度である。一部の実施形態では、組成物中のPMPは、植物の適応度を増加させるために有効な濃度である。 In another aspect, as used herein, a plant modification composition comprising a plurality of PMPs, wherein the PMP comprises a plant modification agent, is provided. In some embodiments, PMP in the composition is a concentration effective for modifying plant traits such as plant fitness. In some embodiments, PMP in the composition is a concentration effective for increasing the fitness of the plant.

別の態様において、本明細書では、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、植物改変剤を含み、及び組成物中のPMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、改変は、植物の適応度を増加させる、植物改変組成物が提供される。 In another embodiment, herein, a plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), the PMP comprising a plant modifier, and the PMP in the composition altering plant traits. A plant modification composition is provided that is an effective concentration for the modification and increases the adaptability of the plant.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、適応度の増加は、発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性の増加である。一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、疾患耐性、干ばつ耐性、耐熱性、耐寒性、耐塩性、金属耐性、除草剤耐性、薬剤耐性、水利用効率、窒素利用、窒素ストレス耐性、窒素固定、病虫害抵抗性、草食動物耐性、病原体抵抗性、収量、水不足条件下の収量、活力、増殖、光合成能力、栄養、タンパク質含量、炭水化物含量、油含量、バイオマス、新芽長、根長、根の構造、結実、種子重、着果又は収穫可能な産物の量における増加である。一部の実施形態では、適応度の増加は、早期の開花である。一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質の向上である。一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の味、外観又は貯蔵期間の改善である。一部の実施形態では、適応度の増加は、動物における免疫反応を刺激するアレルゲンの産生の低減である。 In some embodiments of the compositions described herein, an increase in fitness is an increase in development, proliferation, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors. In some embodiments, increased plant adaptability is disease resistance, drought resistance, heat resistance, cold resistance, salt resistance, metal resistance, herbicide resistance, drug resistance, water utilization efficiency, nitrogen utilization, nitrogen stress tolerance. , Nitrogen fixation, pest resistance, herbicide resistance, pathogen resistance, yield, yield under water shortage conditions, vitality, growth, photosynthetic ability, nutrition, protein content, carbohydrate content, oil content, biomass, sprout length, root length, Increases in root structure, fruit set, seed weight, fruit set or amount of harvestable product. In some embodiments, the increased fitness is early flowering. In some embodiments, increasing fitness of a plant is an improvement in the quality of the product harvested from the plant. In some embodiments, increasing fitness of a plant is an improvement in the taste, appearance or shelf life of the product harvested from the plant. In some embodiments, the increased fitness is a decrease in the production of allergens that stimulate the immune response in the animal.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物改変剤は、異種核酸である。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant modifier is a heterologous nucleic acid.

別の態様において、本明細書では、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、異種核酸を含み、及び組成物中のPMPは、植物を改変するために有効な濃度であり、改変は、植物の適応度を増加させる、植物改変組成物が提供される。 In another embodiment, herein, a plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP comprises a heterologous nucleic acid, and the PMP in the composition is for modifying a plant. A plant modification composition is provided that is an effective concentration and the modification increases the adaptability of the plant.

別の態様において、本明細書では、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、異種核酸を含み、及び組成物中のPMPは、植物の適応度を増加させるために有効な濃度である、植物改変組成物が提供される。 In another embodiment, herein, a plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), the PMP comprising a heterologous nucleic acid, and the PMP in the composition increases the adaptability of the plant. A plant modification composition is provided, which is an effective concentration for the production.

植物改変剤が異種核酸である一部の実施形態では、異種核酸は、DNA、RNA、PNA又はハイブリッドDNA−RNA分子である。一部の実施形態では、RNAは、メッセンジャーRNA(mRNA)、ガイドRNA(gRNA)又は阻害性RNAである。一部の実施形態では、阻害性RNAは、RNAi、shRNA又はmiRNAである。一部の実施形態では、阻害性RNAは、植物における遺伝子の発現を阻害する。 In some embodiments where the plant modifier is a heterologous nucleic acid, the heterologous nucleic acid is a DNA, RNA, PNA or hybrid DNA-RNA molecule. In some embodiments, the RNA is messenger RNA (mRNA), guide RNA (gRNA) or inhibitory RNA. In some embodiments, the inhibitory RNA is RNAi, shRNA or miRNA. In some embodiments, inhibitory RNA inhibits gene expression in plants.

植物改変剤が異種核酸である一部の実施形態では、核酸は、植物中において、酵素、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質、リボタンパク質、タンパク質アプタマー若しくはシャペロンの発現を増加させるmRNA、改変mRNA又はDNA分子である。一部の実施形態では、植物における発現の増加は、参照レベル(例えば、非処理植物における発現)に対して約5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の発現増大である。一部の実施形態では、植物における発現の増加は、参照レベル(例えば、非処理植物における発現)に対して約2倍、約4倍、約5倍、約10倍、約20倍、約25倍、約50倍、約75倍又は約100倍以上の発現増大である。 In some embodiments where the plant modifier is a heterologous nucleic acid, the nucleic acid is an enzyme, pore-forming protein, signaling ligand, cell membrane permeabilizing peptide, transcription factor, acceptor, antibody, nanobody, gene editing protein, in the plant. An mRNA, modified mRNA or DNA molecule that increases the expression of a riboprotein, protein aptamer or chaperon. In some embodiments, increased expression in plants is about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, relative to reference levels (eg, expression in untreated plants). 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100% increased expression. In some embodiments, increased expression in plants is about 2-fold, about 4-fold, about 5-fold, about 10-fold, about 20-fold, about 25-fold relative to reference levels (eg, expression in untreated plants). The expression is increased by a factor of 5, about 50, about 75 times, or about 100 times or more.

一部の実施形態では、核酸は、植物中において、酵素、転写因子、分泌タンパク質、構造因子、リボタンパク質、タンパク質アプタマー、シャペロン、受容体、シグナル伝達リガンド若しくは輸送因子の発現を低減するアンチセンスRNA、siRNA、shRNA、miRNA、aiRNA、PNA、モルホリノ、LNA、piRNA、リボザイム、DNAzyme、アプタマー、circRNA、gRNA又はDNA分子である。一部の実施形態では、植物における発現の低減は、参照レベル(例えば、非処理植物における発現)に対して約5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の発現低減である。一部の実施形態では、植物における発現の低減は、参照レベル(例えば、非処理植物における発現)に対して約2倍、約4倍、約5倍、約10倍、約20倍、約25倍、約50倍、約75倍又は約100倍以上の発現低減である。 In some embodiments, the nucleic acid is an antisense RNA that reduces the expression of enzymes, transcription factors, secretory proteins, structural factors, riboproteins, protein aptamers, chapelons, receptors, signaling ligands or transport factors in plants. , SiRNA, shRNA, miRNA, aiRNA, PNA, morpholino, LNA, piRNA, ribozyme, DNAzyme, aptamer, cyclRNA, gRNA or DNA molecule. In some embodiments, the reduction in expression in plants is about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, relative to reference levels (eg, expression in untreated plants). Expression reduction of 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%. In some embodiments, the reduction in expression in plants is about 2-fold, about 4-fold, about 5-fold, about 10-fold, about 20-fold, about 25-fold relative to reference levels (eg, expression in untreated plants). The expression is reduced by a factor of 5, about 50, about 75 times, or about 100 times or more.

植物改変剤が異種核酸である一部の実施形態では、異種核酸は、植物ゲノム内に組み込まれない構築物である。他の実施形態では、異種核酸は、植物ゲノム内に組み込まれる(例えば、安定して組み込まれる)構築物である。 In some embodiments where the plant modifier is a heterologous nucleic acid, the heterologous nucleic acid is a construct that is not integrated into the plant genome. In other embodiments, the heterologous nucleic acid is a construct that integrates (eg, stably integrates) into the plant genome.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物改変剤は、異種ペプチドである。一部の実施形態では、ペプチドは、酵素、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質、リボタンパク質、タンパク質アプタマー又はシャペロンである。一部の実施形態では、ペプチドは、植物における遺伝子の発現を低減する。一部の実施形態では、ペプチドは、植物における遺伝子の発現を増加させる。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant modifier is a heterologous peptide. In some embodiments, the peptide is an enzyme, pore-forming protein, signaling ligand, cell membrane penetrating peptide, transcription factor, receptor, antibody, Nanobody, gene editing protein, riboprotein, protein aptamer or chaperone. In some embodiments, the peptide reduces gene expression in a plant. In some embodiments, the peptide increases gene expression in a plant.

さらに別の態様において、本明細書では、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、異種ペプチドを含み、及び組成物中のPMPは、植物の適応度を増加させるために有効な濃度である、植物改変組成物が提供される。一部の実施形態では、ペプチドは、酵素、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質、リボタンパク質、タンパク質アプタマー又はシャペロンである。一部の実施形態では、ペプチドは、植物における遺伝子の発現を低減する。一部の実施形態では、ペプチドは、植物における遺伝子の発現を増加させる。 In yet another embodiment, in the present specification, a plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP comprises a heterologous peptide, and the PMP in the composition is a plant adaptability. A plant modification composition is provided that is an effective concentration for increasing. In some embodiments, the peptide is an enzyme, pore-forming protein, signaling ligand, cell membrane penetrating peptide, transcription factor, receptor, antibody, Nanobody, gene editing protein, riboprotein, protein aptamer or chaperone. In some embodiments, the peptide reduces gene expression in a plant. In some embodiments, the peptide increases gene expression in a plant.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、PMPは、2種以上(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10種又は10種超)の様々な植物改変剤を含む。一部の実施形態では、2種以上の様々な植物改変剤は、異種核酸及び異種ペプチドを含む。所定の実施形態では、異種植物改変剤は、本明細書における詳細な説明の「異種植物改変剤」と題したセクションに列挙されている1つである。 In some embodiments of the compositions described herein, the PMP varies from two or more (eg, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more). Contains various plant modifiers. In some embodiments, the two or more different plant modifiers include heterologous nucleic acids and heterologous peptides. In certain embodiments, the heterologous plant modifier is one listed in the section entitled "Heterologous Plant Modifier" in the detailed description herein.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物改変剤は、PMPによって封入される。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant modifier is encapsulated by PMP.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物改変剤は、PMPの表面に埋め込まれる。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant modifier is embedded in the surface of the PMP.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物改変剤は、PMPの表面に共役される。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant modifier is conjugated to the surface of the PMP.

一部の実施形態では、組成物は、少なくとも24時間(例えば、少なくとも24時間、30時間若しくは40時間)、少なくとも48時間(例えば、少なくとも48時間(=2日間)、3日間、4日間、5日間若しくは6日間)、少なくとも7日間(例えば、少なくとも7日間(=1週間)、少なくとも2週間、少なくとも3週間若しくは少なくとも4週間)又は少なくとも30日間(例えば、少なくとも30日間、少なくとも60日間若しくは少なくとも90日間)安定している。一部の実施形態では、組成物は、少なくとも24℃(例えば、少なくとも24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、37℃、42℃若しくは42℃超)、少なくとも20℃(例えば、少なくとも20℃、21℃、22℃若しくは23℃)、少なくとも4℃(例えば、少なくとも5℃、10℃若しくは15℃)、少なくとも−20℃(例えば、少なくとも−20℃、−15℃、−10℃、−5℃若しくは0℃)又は少なくとも−80℃(例えば、少なくとも−80℃、−70℃、−60℃、−50℃、−40℃若しくは−30℃)の温度で安定している。一部の実施形態では、PMPは、液体窒素(約−195.8℃)中で安定している。一部の実施形態では、組成物は、室温で少なくとも1日間安定し、且つ/又は4℃で少なくとも1週間安定している。一部の実施形態では、組成物は、紫外線下で安定している。一部の実施形態では、組成物は、植物の自然生息地における温度下において、本明細書で規定された期間にわたって安定している。 In some embodiments, the composition is at least 24 hours (eg, at least 24 hours, 30 hours or 40 hours), at least 48 hours (eg, at least 48 hours (= 2 days)), 3 days, 4 days, 5 days. Days or 6 days), at least 7 days (eg, at least 7 days (= 1 week), at least 2 weeks, at least 3 weeks or at least 4 weeks) or at least 30 days (eg, at least 30 days, at least 60 days or at least 90) (Days) Stable. In some embodiments, the composition is at least 24 ° C. (eg, at least 24 ° C., 25 ° C., 26 ° C., 27 ° C., 28 ° C., 29 ° C., 30 ° C., 37 ° C., 42 ° C. or> 42 ° C.). At least 20 ° C (eg, at least 20 ° C, 21 ° C, 22 ° C or 23 ° C), at least 4 ° C (eg, at least 5 ° C, 10 ° C or 15 ° C), at least −20 ° C (eg, at least −20 ° C, − At a temperature of 15 ° C, -10 ° C, -5 ° C or 0 ° C) or at least -80 ° C (eg, at least -80 ° C, -70 ° C, -60 ° C, -50 ° C, -40 ° C or -30 ° C). stable. In some embodiments, PMP is stable in liquid nitrogen (about -195.8 ° C.). In some embodiments, the composition is stable at room temperature for at least 1 day and / or at 4 ° C. for at least 1 week. In some embodiments, the composition is stable under UV light. In some embodiments, the composition is stable over the period specified herein at temperatures in the natural habitat of the plant.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、PMPは、複数のタンパク質(即ちPMPタンパク質)を含み、PMPの濃度は、その中のPMPタンパク質の濃度として測定され得る。一部の実施形態では、組成物中の複数のPMPは、少なくとも0.025μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも0.025、0.05、0.1若しくは0.5μg/mlのPMPタンパク質)、少なくとも1μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8若しくは9μg/mlのPMPタンパク質)、少なくとも10μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも10、15、20、25、30、35、40若しくは45μg/mlのPMPタンパク質)、少なくとも50μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも50、55、60、65、70、75、80、85、90若しくは95μg/mlのPMPタンパク質)、少なくとも100μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも100、125、150、175、200若しくは225μg/mlのPMPタンパク質)、少なくとも250μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも250、300、350、400、450若しくは500μg/mlのPMPタンパク質)又は少なくとも500μg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも500、600、700、800若しくは900μg/mlのPMPタンパク質)の濃度である。一部の実施形態では、組成物中の複数のPMPは、少なくとも1mg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8若しくは9種のPMPタンパク質/ml)又は少なくとも10mg/mlのPMPタンパク質(例えば、少なくとも10、20、30、40、50、60、70、80、90若しくは100mg/mlのPMPタンパク質)の濃度である。 In some embodiments of the compositions described herein, PMP comprises a plurality of proteins (ie, PMP proteins), the concentration of PMP can be measured as the concentration of PMP protein therein. In some embodiments, the plurality of PMPs in the composition is at least 0.025 μg / ml PMP protein (eg, at least 0.025, 0.05, 0.1 or 0.5 μg / ml PMP protein). , At least 1 μg / ml PMP protein (eg, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9 μg / ml PMP protein), at least 10 μg / ml PMP protein (eg, at least 10, 15). , 20, 25, 30, 35, 40 or 45 μg / ml PMP protein), at least 50 μg / ml PMP protein (eg, at least 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 or 95 μg / ml PMP protein), at least 100 μg / ml PMP protein (eg, at least 100, 125, 150, 175, 200 or 225 μg / ml PMP protein), at least 250 μg / ml PMP protein (eg, at least 250, 300, The concentration of 350, 400, 450 or 500 μg / ml PMP protein) or at least 500 μg / ml PMP protein (eg, at least 500, 600, 700, 800 or 900 μg / ml PMP protein). In some embodiments, the plurality of PMPs in the composition is at least 1 mg / ml of PMP protein (eg, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9 PMP proteins / ml). ) Or at least 10 mg / ml of PMP protein (eg, at least 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 or 100 mg / ml PMP protein).

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、PMPは、精製された植物細胞外小胞(EV)又はその断片若しくは抽出物を含む。一部の実施形態では、植物EVは、改変植物細胞外小胞(EV)である。所定の実施形態では、植物EVは、植物エキソソーム又は植物微小小胞体である。一部の実施形態では、PMPは、付録に概説したもの等の植物EVマーカを含む。 In some embodiments of the compositions described herein, PMP comprises purified plant extracellular vesicles (EVs) or fragments or extracts thereof. In some embodiments, the plant EV is a modified plant extracellular vesicle (EV). In certain embodiments, the plant EV is a plant exosome or plant microvesicles. In some embodiments, the PMP comprises a plant EV marker such as that outlined in the Appendix.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、複数のPMPは、純粋であり得る。例えば、組成物は、葉緑体、ミトコンドリア又は核等の植物オルガネラを実質的に含まない(例えば、25%、20%、15%、10%、5%、2%未満を有する)可能性がある。 In some embodiments of the compositions described herein, the plurality of PMPs can be pure. For example, the composition may be substantially free of plant organelles such as chloroplasts, mitochondria or nuclei (eg, having less than 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2%). be.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物は、農業植物又は園芸植物である。一部の実施形態では、農業植物は、ダイズ植物、コムギ植物、トウモロコシ植物、トマト植物又はアルファルファ植物である。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant is an agricultural plant or a horticultural plant. In some embodiments, the agricultural plant is a soybean plant, a wheat plant, a corn plant, a tomato plant or an alfalfa plant.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、組成物は、植物に送達するために製剤化される。一部の実施形態では、組成物は、植物の葉、花粉、種子、根、果実、新芽又は花に送達するために製剤化される。一部の実施形態では、組成物は、農業上許容される担体を含む。 In some embodiments of the compositions described herein, the composition is formulated for delivery to a plant. In some embodiments, the composition is formulated for delivery to a plant leaf, pollen, seed, root, fruit, sprout or flower. In some embodiments, the composition comprises an agriculturally acceptable carrier.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、組成物は、PMPを安定化させるために製剤化される。 In some embodiments of the compositions described herein, the composition is formulated to stabilize PMP.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、植物改変組成物は、非殺虫性である。 In some embodiments of the compositions described herein, the plant modification composition is non-insecticidal.

本明細書に記載の組成物の一部の実施形態では、組成物は、液体、固体、エアゾール、ペースト、ゲル又はガス組成物として製剤化される。 In some embodiments of the compositions described herein, the composition is formulated as a liquid, solid, aerosol, paste, gel or gas composition.

別の態様において、本明細書では、複数のPMPを含む植物改変組成物であって、PMPは、(a)植物又はその部分から初期サンプルを提供するステップであって、植物又はその部分は、EVを含む、ステップ;(b)初期サンプルから粗PMP画分を単離するステップであって、粗PMP画分は、初期サンプル中のレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップ;(c)粗PMP画分を精製し、それにより複数の純粋なPMPを生成するステップであって、複数の純粋なPMPは、粗EV画分中のレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップ;(d)複数の純粋なPMPに植物改変剤をロードするステップ;及び任意選択的に(e)植物に送達するためにステップ(d)のPMPを製剤化するステップを含むプロセスによって生成される、植物改変組成物が提供される。また別の態様において、本明細書では、本明細書で提供されるいずれかの植物改変組成物を含む植物が提供される。 In another aspect, herein is a plant modification composition comprising a plurality of PMPs, wherein the PMP is (a) a step of providing an initial sample from the plant or a portion thereof, wherein the plant or a portion thereof. Steps Containing EV; (b) Isolating the crude PMP fraction from the initial sample, wherein the crude PMP fraction is from the plant or a portion thereof at a reduced level relative to the level in the initial sample. A step comprising at least one contaminant or unwanted component of; (c) Purifying a crude PMP fraction, thereby producing a plurality of pure PMPs, wherein the plurality of pure PMPs are crude EVs. A step of loading a plant modifier into multiple pure PMPs, having at least one contaminant or unwanted component from the plant or portion thereof, at a reduced level relative to the level in the fraction. ; And an plant modification composition produced by a process comprising (e) optionally formulating the PMP of step (d) for delivery to the plant is provided. In yet another embodiment, the present specification provides a plant comprising any of the plant modification compositions provided herein.

さらに別の態様において、本明細書では、植物に植物改変組成物を送達する方法であって、植物を、本明細書に提供される植物改変組成物のいずれかの組成物と接触させるステップを含む方法が提供される。 In yet another embodiment, herein is a method of delivering a plant modification composition to a plant, the step of contacting the plant with any composition of the plant modification composition provided herein. Methods to include are provided.

また別の態様において、本明細書では、植物を改変する方法であって、植物に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を送達するステップを含み、植物を改変し、それにより植物における有益な形質を導入するか、又は非処理植物に対して(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%若しくは100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, the present specification comprises a method of modifying a plant, comprising delivering to the plant an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Modifications thereby introduce beneficial traits in the plant or against untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, Methods of increasing 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) are provided.

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を送達するステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, the present specification comprises a method of increasing the fitness of a plant, comprising delivering to the plant an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. , Fitness of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90) %, 100% or more than 100%) methods are provided.

本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、植物改変組成物は、葉、種子、花粉、根、果実、新芽、花又はそれらの部分に送達される。一部の実施形態では、植物改変組成物は、植物の細胞に送達される。一部の実施形態では、植物改変組成物は、形成不全プロトプラストに送達される。一部の実施形態では、植物改変組成物は、植物の組織に送達される。例えば、組成物は、植物の分裂組織(例えば、頂端分裂組織、側部分裂組織又は節間分裂組織)に送達され得る。一部の例では、組成物は、植物の永久組織(例えば、単一組織(例えば、実質、厚角組織若しくは厚膜組織)又は複合永久組織(例えば、木質部若しくは師部))に送達され得る。一部の例では、組成物は、植物胚芽に送達される。 In some embodiments of the methods described herein, the plant modification composition is delivered to leaves, seeds, pollen, roots, fruits, sprouts, flowers or portions thereof. In some embodiments, the plant modification composition is delivered to plant cells. In some embodiments, the plant modification composition is delivered to a hypoplastic protoplast. In some embodiments, the plant modification composition is delivered to the tissue of the plant. For example, the composition can be delivered to a plant meristem (eg, apical meristem, lateral meristem or internode meristem). In some examples, the composition may be delivered to plant permanent tissue (eg, single tissue (eg, parenchyma, collenchyma or thick tissue) or complex permanent tissue (eg, xylem or phloem)). .. In some examples, the composition is delivered to the plant germ.

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の花粉に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, a method of increasing fitness of a plant, wherein the pollen of the plant is contacted with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Adaptation of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%). , 90%, 100% or more than 100%).

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の種子に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, herein, a method of increasing the fitness of a plant, the step of contacting the seeds of a plant with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Adaptation of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%). , 90%, 100% or more than 100%).

また別の態様において、本明細書では、植物のプロトプラストに、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, the present specification comprises contacting a plant protoplast with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein, comprising adapting the plant to an untreated plant. Increased degree (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or over 100%) A way to make it is provided.

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の植物細胞に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, herein, a method of increasing the fitness of a plant, the plant cells of the plant are contacted with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Plant fitness to untreated plants, including steps (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80). %, 90%, 100% or more than 100%) methods are provided.

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の分裂組織に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, herein, a method of increasing the fitness of a plant, the meristem of the plant is contacted with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Plant fitness to untreated plants, including steps (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80). %, 90%, 100% or more than 100%) methods are provided.

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の胚芽に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, herein, a method of increasing the fitness of a plant, the step of contacting the plant germ with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Adaptation of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%). , 90%, 100% or more than 100%).

本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、適応度の増加は、発生、成長、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)増加である。 In some embodiments of the methods described herein, increased fitness is in development, growth, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors (eg, about 1%, 2%,). 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) increase.

本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、疾患耐性、干ばつ耐性、耐熱性、耐寒性、耐塩性、金属耐性、除草剤耐性、薬剤耐性、水利用効率、窒素利用、窒素ストレス耐性、窒素固定、病虫害抵抗性、草食動物耐性、病原体抵抗性、収量、水不足条件下の収量、活力、増殖、光合成能力、栄養、タンパク質含量、炭水化物含量、油含量、バイオマス、新芽長、根長、根の構造、結実、種子重、着果又は収穫可能な産物の量における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)増加である。一部の実施形態では、適応度の増加は、早期の開花である。本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)向上である。 In some embodiments of the methods described herein, increased plant adaptability is disease resistance, drought resistance, heat resistance, cold resistance, salt resistance, metal resistance, herbicide resistance, drug resistance, water utilization. Efficiency, nitrogen utilization, nitrogen stress resistance, nitrogen fixation, pest resistance, herbicide resistance, pathogen resistance, yield, yield under water shortage conditions, vitality, growth, photosynthetic capacity, nutrition, protein content, carbohydrate content, oil content, In the amount of biomass, shoot length, root length, root structure, fruit set, seed weight, fruit set or harvestable product (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40). %, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) increase. In some embodiments, the increased fitness is early flowering. In some embodiments of the methods described herein, the increase in fitness is in the quality of the product harvested from the plant (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30). %, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) improvement.

本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の味又は外観の改善である。 In some embodiments of the methods described herein, increasing fitness of a plant is an improvement in the taste or appearance of the product harvested from the plant.

本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の貯蔵期間における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)増加である。 In some embodiments of the methods described herein, the increase in fitness of the plant is during the storage period of the product harvested from the plant (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20). %, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) increase.

本明細書に記載の方法の一部の実施形態では、適応度の増加は、動物(例えば、ヒト)における免疫反応を刺激するアレルゲン(例えば、花粉)の産生における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)低減である。 In some embodiments of the methods described herein, increased fitness is (eg, about 1%, 2) in the production of allergens (eg, pollen) that stimulate an immune response in animals (eg, humans). %, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) reduction.

本明細書の方法の一部の実施形態では、植物は、農業植物又は園芸植物である。一部の実施形態では、植物は、ダイズ植物、コムギ植物、トウモロコシ植物、トマト植物又はアルファルファ植物である。 In some embodiments of the methods herein, the plant is an agricultural plant or a horticultural plant. In some embodiments, the plant is a soybean plant, a wheat plant, a corn plant, a tomato plant or an alfalfa plant.

本明細書の方法の一部の実施形態では、植物改変組成物は、液体、固体、エアゾール、ペースト、ゲル又は気体として送達される。 In some embodiments of the methods herein, the plant modification composition is delivered as a liquid, solid, aerosol, paste, gel or gas.

また別の態様において、本明細書で提供されるのは、本明細書に記載の任意の組成物及び農業使用に好適である担体又は賦形剤を含む農業用製剤である。本製剤は、液体、固体(例えば、顆粒、ペレット、粉末、乾燥流動性若しくは湿潤性粉末)、エアゾール、ペースト、ゲル又は気体形態であり得る。製剤は、希釈する(例えば、組成物は、可溶性固体若しくは水分散性固体である)か、植物、土壌若しくは種子に噴霧するか、塗布するか、注入するか又は適用するように構成(及び/又は取扱説明書を用いて結合)することができる。 In yet another embodiment, provided herein is an agricultural formulation comprising any of the compositions described herein and a carrier or excipient suitable for agricultural use. The pharmaceutical product can be in liquid, solid (eg, granules, pellets, powder, dry fluid or wet powder), aerosol, paste, gel or gaseous form. The pharmaceutical product is configured to be diluted (eg, the composition is a soluble or water-dispersible solid), sprayed, applied, injected or applied to a plant, soil or seed. Or it can be combined using the instruction manual).

また別の態様において、本明細書では、本明細書に記載の任意の組成物及び植物改変組成物として使用するための取扱説明書を含むキットが提供される。上記の態様のいずれかの一部の実施形態では、PMPは、脂質再構成PMP(LPMP)である。一部の実施形態では、LPMPは、外来性カチオン性脂質を含む。一部の実施形態では、改変PMPの各々は、少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又は90%超のカチオン性脂質を含む。一部の実施形態では、カチオン性脂質は、DOTAP又はDC−コレステロールである。 In yet another embodiment, the specification provides a kit comprising an instruction manual for use as any of the compositions described herein and as a plant modification composition. In some embodiments of any of the above embodiments, the PMP is a lipid rearrangement PMP (LPMP). In some embodiments, the LPMP comprises a foreign cationic lipid. In some embodiments, each of the modified PMPs is at least 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or more than 90%. Contains cationic lipids of. In some embodiments, the cationic lipid is DOTAP or DC-cholesterol.

本発明の他の特徴及び利点は、詳細な説明及び特許請求の範囲から明白になるであろう。 Other features and advantages of the invention will become apparent from the detailed description and claims.

定義
本明細書で使用されるとき、用語「植物改変組成物」は、複数のPMPを含む組成物であって、PMPは、植物改変剤を含む、組成物に関する。
Definitions As used herein, the term "plant-modifying composition" is a composition comprising a plurality of PMPs, wherein the PMP relates to a composition comprising a plant-modifying agent.

本明細書で使用されるとき、「送達」又は「接触」は、組成物が植物の適応度を変化させるために有効である領域において、直接的に植物上又は植物に隣接してのいずれかで植物に植物改変組成物を塗布することを指す。組成物が植物と直接的に接触される方法では、組成物は、植物全体又は植物の一部分とのみ接触され得る。 As used herein, "delivery" or "contact" is either directly on the plant or adjacent to the plant in areas where the composition is effective for altering the fitness of the plant. Refers to applying a plant modification composition to a plant. In a method in which the composition is in direct contact with the plant, the composition may be in contact with the entire plant or only a portion of the plant.

本明細書で使用されるとき、用語「有効量」、「有効濃度」又は「〜に有効な濃度」は、標的植物中若しくは標的植物上で植物を改変する(例えば、植物の適応度を増加させる)か又は標的レベル(例えば、規定レベル若しくは閾値レベル)に到達するために上述の結果を達成するために十分なPMP又はその中の異種植物改変剤の量を指す。 As used herein, the terms "effective amount", "effective concentration" or "effective concentration for" modify a plant in or on a target plant (eg, increase the adaptability of the plant). Refers to the amount of PMP or heterologous plant modifier in it sufficient to achieve the above results to reach the target level (eg, defined level or threshold level).

本明細書で使用されるとき、用語「植物に送達するために製剤化された」は、農業的に許容される担体を含む植物改変組成物を指す。本明細書で使用されるとき、用語「農業上許容される」担体又は賦形剤は、例えば、植物上で使用するための、農業において使用するために好適である担体又は賦形剤である。所定の実施形態では、農業上許容される担体又は賦形剤は、植物、環境又はそれらに由来する、合理的なベネフィット/リスク比と釣り合いの取れる、結果として生じる農産物を消費するヒト又は動物に対する適切ではない有害な副作用を有していない。 As used herein, the term "formulated for delivery to a plant" refers to a plant modification composition comprising an agriculturally acceptable carrier. As used herein, the term "agriculturally acceptable" carrier or excipient is, for example, a carrier or excipient suitable for use in agriculture, for use on plants. .. In certain embodiments, the agriculturally acceptable carrier or excipient is for a human or animal consuming the resulting produce that is commensurate with a reasonable benefit / risk ratio from the plant, environment or derived from them. Has no adverse side effects that are not appropriate.

本明細書で使用されるとき、「植物の適応度を増加させる」は、本明細書に記載の植物改変組成物との接触の直接的な結果として生じる植物の適応度の増加を指し、例えば向上した収量、向上した植物の活力又は植物から収穫される産物の向上した品質若しくは量、農業若しくは園芸のために望ましいと思われる収穫前若しくは収穫後の形質の向上(例えば、味、外観、貯蔵期間)又は他の点でヒトに利点を与える形質の向上(例えば、低減したアレルゲンの産生)を含む。植物の向上した収量は、同一条件下で生成された植物の同一産物の収量と比較して又は従来型植物改変剤(例えば、PMPを含まずに送達される植物改変剤)の適用と比較して、しかし、本組成物を適用せずに、測定可能な量による植物の(例えば、植物バイオマス、穀類、種子若しくは果実収量、タンパク質含量、炭水化物若しくは油含量又は葉面積によって測定される)、産物の収量の増加に関する。例えば、収量は、少なくとも約0.5%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約100%又は100%超増加させることができる。収量は、何らかの基準に基づき、植物又は植物の産物の重量又は容積の量に関して表示することができる。基準は、時間、成長面積、生産された植物の重量又は使用した原料の量に関して表示することができる。植物の適応度の増加は、さらに、他の手段、例えば活力の評価の増加若しくは向上、植分(単位面積当たりの植物の数)の増加、草高の増加、茎の外周の増加、植物キャノピーの増加、外観の改善(視覚的に測定された濃い緑色の葉色)、根の評価の向上、苗発生の増加、タンパク質含量、葉のサイズの増加、葉の数の増加、より少ない枯れた根出葉、新芽の強さの増加、栄養素若しくは肥料必要量の低減、種子発芽の増加、若芽生産性の増加、より早期の開花、早期の穀粒若しくは種子成熟、より少ない植物倒伏(verse)(倒伏)、新芽生育増加又はこれらの要因の任意の組合せ等により、同一条件下で生産された植物の同一因子を超える測定可能若しくは顕著な量により、しかし本組成物を投与せずに又は従来型の農業用作用薬剤を投与して測定することもできる。 As used herein, "increasing plant adaptability" refers to an increase in plant adaptability that results directly as a direct result of contact with the plant modification compositions described herein, eg. Improved yield, improved plant vitality or improved quality or quantity of products harvested from the plant, improved pre-harvest or post-harvest traits that may be desirable for agriculture or gardening (eg, taste, appearance, storage). Includes improvement of traits (eg, reduced allergen production) that are beneficial to humans in terms of duration) or otherwise. The improved yield of the plant is compared to the yield of the same product of the plant produced under the same conditions or compared to the application of conventional plant modifiers (eg, plant modifiers delivered without PMP). However, without applying this composition, the product of the plant in measurable amounts (eg, as measured by plant biomass, cereals, seed or fruit yield, protein content, carbohydrate or oil content or leaf area). Regarding the increase in yield. For example, the yields are at least about 0.5%, about 1%, about 2%, about 3%, about 4%, about 5%, about 10%, about 20%, about 30%, about 40%, about 50. %, About 60%, about 70%, about 80%, about 90%, about 100% or more than 100% can be increased. Yields can be expressed in terms of the amount of weight or volume of the plant or plant product based on some criteria. Criteria can be expressed in terms of time, area of growth, weight of plant produced or amount of raw material used. Increased adaptation of plants also includes other means, such as increased or improved assessment of vitality, increased planting (number of plants per unit area), increased plant height, increased stem perimeter, plant canopy. Increased appearance, improved appearance (visually measured dark green leaf color), improved root evaluation, increased seedling development, protein content, increased leaf size, increased number of leaves, less dead roots Increased leaf emergence, sprout strength, reduced nutrient or fertilizer requirements, increased seed germination, increased young shoot productivity, earlier flowering, earlier grain or seed maturation, less plant lodging (verse) ( Induction), increased sprout growth, or any combination of these factors, in measurable or significant amounts exceeding the same factor in plants produced under the same conditions, but without administration of the composition or conventional. It can also be measured by administering an agricultural action agent of.

本明細書で使用されるとき、用語「異種」は、(1)(例えば、PMPが生成される植物若しくは植物部分ではない起源から発生する)(例えば、本明細書に記載のローディングアプローチを使用してPMPに添加された)植物にとって外来性であるか、又は(2)PMPが生成される植物細胞若しくは組織にとって内在性であるが、しかし自然に見出されるより高い(例えば、天然に存在する植物細胞外小胞において見出される濃度より高い)濃度でPMP中に存在した(例えば、本明細書に記載のローディングアプローチ、遺伝子工学、インビトロ若しくはインビボアプローチを用いてPMPに添加された)かのいずれかである薬剤(例えば、植物改変剤)を指す。 As used herein, the term "heterogeneous" (1) (eg, originates from a plant or non-plant part from which PMP is produced) (eg, using the loading approach described herein). It is exogenous to the plant (added to the PMP) or (2) endogenous to the plant cell or tissue from which the PMP is produced, but higher than naturally found (eg, naturally occurring). Either was present in the PMP at a concentration (higher than that found in plant extracellular vesicles) (eg, added to the PMP using the loading approach, genetic engineering, in vitro or in vivo approach described herein). Refers to a drug (eg, a plant modifier).

本明細書で使用されるとき、用語「機能的作用物質」は、PMPであるか、又はインビボ若しくはインビトロ法を用いてPMPと関連付ける(例えば、PMP内若しくは上にロードする(例えば、PMPによって封入されるか、PMP内に埋め込まれるか若しくはPMPに共役される))ことができ、本組成物及び方法に従い、列挙した結果をもたらす(例えば、植物を改変する))ことができる薬剤(例えば、ペプチド若しくは核酸)を指す。 As used herein, the term "functional agent" is PMP or is associated with PMP using in vivo or in vitro methods (eg, loaded into or on PMP (eg, encapsulated by PMP). Drugs (eg, modifying plants) that can be (eg, embedded in PMP or conjugated to PMP)) and produce the listed results according to the compositions and methods. Peptide or nucleic acid).

本明細書で使用されるとき、用語「核酸」及び「ポリヌクレオチド」は、置き換え可能であり、長さ(例えば、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100、150、200、250、500、1000又はそれを超える核酸)とは関係なく、直鎖状若しくは分岐、一本鎖若しくは二本鎖のRNA若しくはDNA又はそれらのハイブリッドを指す。この用語は、RNA/DNAハイブリッドも包含する。ヌクレオチドは、典型的に、リン酸ジエステル結合により核酸中で連結されるが、用語「核酸」は、他のタイプの結合又は骨格(例えば、中でも、ホスホロアミド、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、O−メチルホスホロアミダート、モルホリノ、ロックド核酸(LNA)、グリセロール核酸(GNA)、トレオース核酸(TNA)及びペプチド核酸(PNA)結合又は骨格)を有する核酸類似体も包含する。核酸は、一本鎖、二本鎖であり得るか、又は一本鎖及び二本鎖配列の両方の部分を含有し得る。核酸は、デオキシリボヌクレオチド及びリボヌクレオチドの任意の組合せ並びに例えばアデニン、チミン、シトシン、グアニン、ウラシル及び修飾若しくは非標準塩基(例えば、ヒポキサンチン、キサンチン、7−メチルグアニン、5,6−ジヒドロウラシル、5−メチルシトシン及び5ヒドロキシメチルシトシンシトシンを含む)をはじめとする塩基の任意の組合せを含み得る。 As used herein, the terms "nucleic acid" and "polynucleotide" are replaceable and length (eg, at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20). , 30, 40, 50, 100, 150, 200, 250, 500, 1000 or more nucleic acids), linear or branched, single-stranded or double-stranded RNA or DNA, or hybrids thereof. Point to. The term also includes RNA / DNA hybrids. Nucleic acids are typically linked in nucleic acids by phosphate diester binding, but the term "nucleic acid" refers to other types of binding or skeleton (eg, among others, phosphoroamide, phosphorothioate, phosphorodithioate, O-methyl). Also included are nucleic acid analogs with phosphoroamidat, morpholino, locked nucleic acid (LNA), glycerol nucleic acid (GNA), threose nucleic acid (TNA) and peptide nucleic acid (PNA) binding or skeleton). The nucleic acid can be single-stranded, double-stranded, or contain both moieties of the single-stranded and double-stranded sequences. Nucleic acids include any combination of deoxyribonucleotides and ribonucleotides and, for example, adenine, thymine, cytosine, guanine, uracil and modified or non-standard bases (eg, hypoxanthin, xanthin, 7-methylguanine, 5,6-dihydrouracil, 5). -Can include any combination of bases, including (including methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine cytosine).

本明細書で使用されるとき、用語「ペプチド」、「タンパク質」又は「ポリペプチド」は、長さ(例えば、少なくとも2、3、4、5、6、7、10、12、14、16、18、20、25、30、40、50、100アミノ酸又はそれを超える)、翻訳後修飾(例えば、グリコシル化又はリン酸化)の有無又は例えばペプチドに共有結合的に連結した1つ以上の非アミノアシル基(例えば、糖、脂質等)の存在に関わらず、天然に存在する又は天然に存在しないアミノ酸鎖(D−アミノ酸又はL−アミノ酸のいずれも)を包含し、例えば天然タンパク質、合成若しくは組換えのポリペプチド及びペプチド、ハイブリッド分子、ペプトイド又はペプチドミメティクスが含まれる。 As used herein, the term "peptide", "protein" or "polypeptide" is used in length (eg, at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 14, 16, 16). 18, 20, 25, 30, 40, 50, 100 amino acids or more), with or without post-translational modifications (eg, glycosylation or phosphorylation) or, for example, one or more non-aminoacyls covalently linked to a peptide. Includes naturally occurring or non-naturally occurring amino acid chains (either D-amino acids or L-amino acids), regardless of the presence of groups (eg, sugars, lipids, etc.), eg, natural proteins, synthetic or recombinant. Polypeptides and peptides, hybrid molecules, peptoids or peptide mimetics of.

本明細書で使用されるとき、2つの配列間の「パーセント同一性」は、Altschul et al.,(1990)J.Mol.Biol.215:403−410に記載されるBLAST 2.0アルゴリズムによって決定される。BLAST解析の実行用ソフトウェアは、国立バイオテクノロジー情報センター(National Center for Biotechnology Information)を通じて公的に利用可能である。 As used herein, "percent identity" between two sequences is referred to as Altschul et al. , (1990) J.M. Mol. Biol. 215: Determined by the BLAST 2.0 algorithm described in 403-410. Software for performing BLAST analysis is publicly available through the National Center for Biotechnology Information.

本明細書で使用されるとき、用語「植物」は、全植物、植物器官、植物組織、種子、植物細胞、種子及びその子孫を指す。植物細胞には、限定なしに、種子、浮遊培養物、胚、分裂組織領域、カルス組織、葉、根、シュート、配偶体、胞子体、花粉又は小胞子の細胞が含まれる。植物部位には、限定はされないが、根、茎、シュート、葉、花粉、種子、果実、収穫物、腫瘍組織、樹液(例えば、木部汁液及び師管液)及び様々な形態の細胞及び培養物(例えば、単一細胞、プロトプラスト、胚及びカルス組織)を含めた、分化した及び未分化の組織が含まれる。植物組織は、植物のものであるか、又は植物器官、組織若しくは細胞培養物のものであり得る。加えて、植物は、例えば、本明細書に記載の方法又は組成物におけるいずれかの植物改変組成物の異種タンパク質若しくはRNAを生産するように遺伝子操作され得る。 As used herein, the term "plant" refers to whole plants, plant organs, plant tissues, seeds, plant cells, seeds and their progeny. Plant cells include, without limitation, seeds, suspension cultures, embryos, meristem regions, callus tissues, leaves, roots, shoots, gametophytes, sporophytes, pollen or microspore cells. Plant sites include, but are not limited to, roots, stems, shoots, leaves, pollen, seeds, fruits, harvests, tumor tissues, sap (eg, xylem juice and phloem juice) and various forms of cells and cultures. Includes differentiated and undifferentiated tissues, including objects (eg, single cells, protoplasts, embryos and callus tissues). The plant tissue can be that of a plant or that of a plant organ, tissue or cell culture. In addition, the plant can be genetically engineered, for example, to produce a heterologous protein or RNA of any of the plant modification compositions in the methods or compositions described herein.

本明細書で使用されるとき、用語「植物細胞外小胞」、「植物EV」又は「EV」は、植物中に天然に存在する内包脂質二重層構造を指す。任意選択的に、植物EVは、1つ又は複数の植物EVマーカを含む。本明細書で使用されるとき、用語「植物EVマーカ」は、植物タンパク質、タンパク質核酸、植物小分子、植物脂質又はそれらの組合せなどの天然に植物に付随する成分を指し、限定されないが、付録に列挙する植物EVマーカのいずれかを含む。一部の例では、植物EVマーカは、植物EVマーカの識別マーカであるが、農業用薬剤ではない。一部の例では、植物EVマーカは、植物EVマーカの識別マーカであり、且つ農業用薬剤でもある(例えば、複数のPMPと結合しているか若しくはそれらに封入されているか、又は複数のPMPと直接結合していないか若しくはそれらに封入されていない)。 As used herein, the terms "plant extracellular vesicle", "plant EV" or "EV" refer to a naturally occurring encapsulated lipid bilayer structure in a plant. Optionally, the plant EV comprises one or more plant EV markers. As used herein, the term "plant EV marker" refers to, but is not limited to, components naturally associated with plants such as plant proteins, protein nucleic acids, plant small molecules, plant lipids or combinations thereof. Includes any of the plant EV markers listed in. In some examples, the plant EV marker is a discriminating marker for the plant EV marker, but not an agricultural agent. In some examples, the plant EV marker is a discriminating marker for the plant EV marker and is also an agricultural agent (eg, bound to or encapsulated in multiple PMPs, or with multiple PMPs. Not directly bound or enclosed in them).

本明細書で使用されるとき、用語「植物メッセンジャーパック」又は「PMP」は、直径が約5〜2000nm(例えば、少なくとも5〜1000nm、少なくとも5〜500nm、少なくとも400〜500nm、少なくとも25〜250nm、少なくとも50〜150nm又は少なくとも70〜120nm)の脂質構造(例えば、脂質二重層、単層、多層構造;例えば、小胞脂質構造)を指し、これは、それらに結合した脂質若しくは非脂質成分(例えば、ペプチド、核酸若しくは小分子)を含め、植物起源又はその断片、部分若しくは抽出物から得られ(例えば、濃縮、単離若しくは精製され)、植物、植物部分又は植物細胞から濃縮、単離若しくは精製されており、この場合、濃縮又は単離は、起源植物から1つ又は複数の混入物又は不要な成分を除去することである。PMPは、天然に存在するEVの高度に精製された調製物であり得る。好ましくは、起源植物からの混入物又は不要な成分、起源植物からの1つ若しくは複数の混入物又は不要な成分、例えば植物細胞壁成分;ペクチン;植物オルガネラ(例えば、ミトコンドリア;葉緑体、白色体若しくはアミロプラストなどの色素体;及び核);植物クロマチン(例えば、植物染色体);又は植物分子凝集体(例えば、タンパク質凝集体、タンパク質−核酸凝集体、リポタンパク質凝集体若しくは脂質−タンパク質構造)の少なくとも1%(例えば、少なくとも2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、45%、50%、55%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、98%、99%又は100%)が除去される。好ましくは、PMPは、重量(w/w)、スペクトルイメージング(%透過率)又は伝導率(S/m)により測定した場合、起源植物からの1つ若しくは複数の混入物又は不要な成分に対して少なくとも30%純粋(例えば、少なくとも40%純粋、少なくとも50%純粋、少なくとも60%純粋、少なくとも70%純粋、少なくとも80%純粋、少なくとも90%純粋、少なくとも99%純粋若しくは少なくとも100%純粋)である。 As used herein, the term "plant messenger pack" or "PMP" has a diameter of about 5 to 2000 nm (eg, at least 5 to 1000 nm, at least 5 to 500 nm, at least 400 to 500 nm, at least 25 to 250 nm, Refers to lipid structures of at least 50-150 nm or at least 70-120 nm (eg, lipid double layer, monolayer, multi-layer structure; eg, follicular lipid structure), which are lipid or non-lipid components bound to them (eg, eg. , Peptide, nucleic acid or small molecule), obtained from plant origin or fragments, portions or extracts thereof (eg, enriched, isolated or purified), concentrated, isolated or purified from plants, plant parts or plant cells. In this case, concentration or isolation is the removal of one or more contaminants or unwanted components from the plant of origin. PMP can be a highly purified preparation of naturally occurring EV. Preferably, contaminants or unwanted components from the plant of origin, one or more contaminants or unwanted components from the plant of origin, such as plant cell wall components; pectin; plant organella (eg, mitochondria; chloroplasts, leucoplasts). Or at least pigments such as amyloplasts; and nuclei; plant chromatin (eg, plant chromosomes); or plant molecular aggregates (eg, protein aggregates, protein-nucleic acid aggregates, lipoprotein aggregates or lipid-protein structures). 1% (eg at least 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 70%, 80%, 90% , 95%, 96%, 98%, 99% or 100%) are removed. Preferably, the PMP is for one or more contaminants or unwanted components from the plant of origin when measured by weight (w / w), spectral imaging (% transmittance) or conductivity (S / m). At least 30% pure (eg, at least 40% pure, at least 50% pure, at least 60% pure, at least 70% pure, at least 80% pure, at least 90% pure, at least 99% pure or at least 100% pure). ..

一部の例では、PMPは、脂質抽出PMP(LPMP)である。本明細書で使用されるとき、用語「脂質抽出PMP」及び「LPMP」は、植物起源に由来する(例えば、濃縮、単離又は精製された)脂質構造(例えば、脂質二重層、単層、多層構造;例えば、小胞脂質構造)に由来するPMPであって、脂質構造は、破壊(例えば、脂質抽出によって破壊)されており、標準方法を用いて、例えば本明細書に記載のようにLPMPを生成するために、脂質膜水和及び/又は溶媒インジェクション法を含む方法を用いて再構成される、脂質層(例えば、積荷を含有する脂質層)内で再組み立て又は再構成されるPMPを指す。本方法は、必要に応じて、例えば再構成PMPの粒径を低減させるために、さらに音波処理、冷凍/解凍処理及び/又は脂質押出しを含み得る。PMP(例えば、LPMP)は、植物起源由来の脂質構造由来の10%〜100%の脂質を含み得、例えば植物起源由来の脂質構造由来の少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%又は100%の脂質を含み得る。PMP(例えば、LPMP)は、植物起源由来の脂質構造中に存在する全部又は一画分の脂質種を含み得、例えば植物起源由来の脂質構造中に存在する少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%又は100%の脂質種を含み得る。PMP(例えば、LPMP)は、植物起源由来の脂質構造中に存在するタンパク質種を含まないか、画分又は全部を含み得、例えば0%、1%未満、5%未満、10%未満、15%未満、20%未満、30%未満、40%未満、50%未満、60%未満、70%未満、80%未満、90%未満、100%未満又は100%の植物起源由来の脂質構造中に存在するタンパク質種を含み得る。一部の例では、PMP(例えば、LPMP)の脂質二重層は、タンパク質を含有しない。一部の例では、PMP(例えば、LPMP)の脂質構造は、植物起源由来の脂質構造と比較して低減した量のタンパク質を含有する。 In some examples, the PMP is a lipid-extracted PMP (LPMP). As used herein, the terms "lipid extraction PMP" and "LPMP" are derived from plant origin (eg, enriched, isolated or purified) lipid structures (eg, lipid bilayers, monolayers, etc.). PMPs derived from multi-layered structures; eg, follicular lipid structures), the lipid structure of which has been disrupted (eg, disrupted by lipid extraction) and using standard methods, eg, as described herein. PMPs reassembled or reconstituted within a lipid layer (eg, a lipid layer containing a cargo) reconstituted using methods comprising lipid membrane hydration and / or solvent injection to produce LPMPs. Point to. The method may further include sonication, freezing / thawing and / or lipid extrusion, if desired, for example to reduce the particle size of the reconstituted PMP. PMPs (eg, LPMPs) can contain 10% to 100% lipids derived from plant-derived lipid structures, eg, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40 from plant-derived lipid structures. %, At least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% or 100% of lipids. PMPs (eg, LPMPs) may comprise all or a fraction of the lipid species present in plant-derived lipid structures, eg, at least 10%, at least 20%, at least in plant-derived lipid structures. It may contain 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90% or 100% lipid species. PMPs (eg, LPMPs) may contain no, fractions or all of the protein species present in the lipid structure of plant origin, eg 0%, less than 1%, less than 5%, less than 10%, 15 Less than%, less than 20%, less than 30%, less than 40%, less than 50%, less than 60%, less than 70%, less than 80%, less than 90%, less than 100% or 100% in lipid structures derived from plant origin May include existing protein species. In some examples, the lipid bilayer of PMP (eg, LPMP) does not contain protein. In some examples, the lipid structure of PMP (eg, LPMP) contains a reduced amount of protein compared to the lipid structure of plant origin.

PMP(例えば、LPMP)は、任意選択的に、外来性脂質、例えば、(1)(例えば、PMPが生成される植物若しくは植物部分ではない起源から発生する)(例えば、本明細書に記載の方法を使用してPMPに添加された)植物にとって外来性であるか、又は(2)PMPが生成される植物細胞若しくは組織にとって内在性であるが、しかし自然に見出されるより高い(例えば、天然に存在する植物細胞外小胞において見出される濃度より高い)濃度でPMP中に存在した(例えば、本明細書に記載の方法、遺伝子工学、インビトロ若しくはインビボアプローチを用いてPMPに添加された)かのいずれかである脂質を含む。PMPの脂質組成物は、0%、1%未満又は少なくとも1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%若しくは95%超の外来性脂質を含み得る。典型的な外来性脂質としては、カチオン性脂質、イオン化性脂質、両性イオン性脂質及びリピドイドが挙げられる。 PMP (eg, LPMP) is optionally described as an exogenous lipid, eg, (1) (eg, originating from a plant or non-plant part from which PMP is produced) (eg, described herein). It is either exogenous to the plant (added to the PMP using the method) or (2) endogenous to the plant cell or tissue from which the PMP is produced, but higher than naturally found (eg, natural). Was it present in PMP at a concentration (higher than that found in plant extracellular vesicles present in) (eg, added to PMP using the methods described herein, genetic engineering, in vitro or in vivo approaches)? Contains lipids that are any of the above. The lipid composition of PMP is 0%, less than 1% or at least 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%. , 80%, 90%, 95% or more than 95% foreign lipids. Typical foreign lipids include cationic lipids, ionizable lipids, zwitterionic lipids and lipidoids.

PMPは、任意選択的に、異種機能性薬剤、例えば植物改変剤、農業用薬剤、肥料、ポリヌクレオチド、ポリペプチド又は小分子などの追加薬剤を含み得る。PMPは、薬剤を標的植物に送達することを可能にする様々な方法において、例えば薬剤の封入、脂質二重層構造内への薬剤の組込み又は脂質二重層構造の表面と薬剤の結合(例えば、共役)により、追加薬剤(例えば、植物改変剤)を担持させるか又はそれらと結合させることができる。異種機能性薬剤は、インビボ(例えば、植物中に)又はインビトロ(例えば、組織細胞中、細胞培養物中に若しくは合成により組み込んで)のいずれかでPMPに組み込むことができる。 The PMP may optionally include additional agents such as heterologous functional agents such as plant modifiers, agricultural agents, fertilizers, polynucleotides, polypeptides or small molecules. PMP can be used in a variety of ways to allow delivery of a drug to a target plant, such as encapsulation of the drug, incorporation of the drug into a lipid bilayer structure, or binding of the surface of the lipid bilayer structure to the drug (eg, conjugation). ) Can carry or bind additional agents (eg, plant modifiers). Heterologous agents can be integrated into PMP either in vivo (eg, in plants) or in vitro (eg, in tissue cells, in cell cultures or synthetically incorporated).

本明細書で使用されるとき、用語「カチオン性脂質」は、カチオン性基(例えば、カチオン性頭部基)を含有する両親媒性分子(例えば、脂質又はリピドイド)を指す。 As used herein, the term "cationic lipid" refers to an amphipathic molecule (eg, lipid or lipidoid) containing a cationic group (eg, a cationic head group).

本明細書で使用されるとき、用語「リピドイド」は、脂質の1つ以上の特性を有する分子を指す。 As used herein, the term "lipidoid" refers to a molecule that has one or more properties of a lipid.

本明細書で使用されるとき、用語「植物改変剤」は、遺伝的性質を変化させる(例えば、遺伝子発現を増加させるか、遺伝子発現を低減するか又はさもなければDNA若しくはRNAのヌクレオチド配列を変化させる)か、又は植物の適応度の増加を生じさせる方法で植物の生化学的特性を変化させることのできる薬剤を指す。 As used herein, the term "plant modifier" alters genetic properties (eg, increases gene expression, reduces gene expression, or otherwise nucleotide sequences of DNA or RNA. A drug that can alter the biochemical properties of a plant in a manner that can (alter) or cause an increase in the adaptability of the plant.

本明細書で使用されるとき、用語「安定したPMP組成物」(例えば、ロード又は非ロードPMPを含む組成物)は、一定の期間(例えば、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも1週間、少なくとも2週間、少なくとも3週間、少なくとも4週間、少なくとも30日、少なくとも60日又は少なくとも90日)にわたり、任意選択的に規定の温度範囲(例えば、少なくとも24℃(例えば、少なくとも24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃若しくは30℃)、少なくとも20℃(例えば、少なくとも20℃、21℃、22℃若しくは23℃)、少なくとも4℃(例えば、少なくとも5℃、10℃若しくは15℃)、少なくとも−20℃(例えば、少なくとも−20℃、−15℃、−10℃若しくは0℃)又は少なくとも−80℃(例えば、少なくとも−80℃、−70℃、−60℃、−50℃、−40℃若しくは−30℃)の温度)において、(例えば、生成若しくは製剤化時点の)PMP組成物中のPMPの数と比較して、PMPの初期数(例えば、溶液1mL当たりのPMP)の少なくとも5%(例えば、少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%若しくは100%)を保持するか;又は任意選択的に規定の温度範囲(例えば、少なくとも24℃(例えば、少なくとも24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃若しくは30℃)、少なくとも20℃(例えば、少なくとも20℃、21℃、22℃若しくは23℃)、少なくとも4℃(例えば、少なくとも5℃、10℃若しくは15℃)、少なくとも−20℃(例えば、少なくとも−20℃、−15℃、−10℃若しくは0℃)又は少なくとも−80℃(例えば、少なくとも−80℃、−70℃、−60℃、−50℃、−40℃若しくは−30℃)の温度)において、(例えば、生成若しくは製剤化時点の)PMPの初期活性と比較して、その活性(例えば、農薬及び/又は忌避剤活性)の少なくとも5%(例えば、少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%)を保持する、PMP組成物を指す。 As used herein, the term "stable PMP composition" (eg, a composition comprising loaded or non-loaded PMP) is used for a period of time (eg, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 1 week). Optional defined temperature range (eg, at least 24 ° C, 25 ° C, for at least 2 weeks, at least 3 weeks, at least 4 weeks, at least 30 days, at least 60 days or at least 90 days). 26 ° C, 27 ° C, 28 ° C, 29 ° C or 30 ° C), at least 20 ° C (eg at least 20 ° C, 21 ° C, 22 ° C or 23 ° C), at least 4 ° C (eg at least 5 ° C, 10 ° C or 15). ° C), at least -20 ° C (eg, at least -20 ° C, -15 ° C, -10 ° C or 0 ° C) or at least -80 ° C (eg, at least -80 ° C, -70 ° C, -60 ° C, -50 ° C). , −40 ° C. or −30 ° C.)), the initial number of PMPs (eg, PMPs per mL of solution) compared to the number of PMPs in the PMP composition (eg, at the time of production or formulation). At least 5% (eg, at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, Keep 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100%; or optionally specify a temperature range (eg, at least 24 ° C (eg, at least 24 ° C, 25 ° C, 26 ° C). , 27 ° C, 28 ° C, 29 ° C or 30 ° C), at least 20 ° C (eg, at least 20 ° C, 21 ° C, 22 ° C or 23 ° C), at least 4 ° C (eg, at least 5 ° C, 10 ° C or 15 ° C). , At least −20 ° C. (eg, at least −20 ° C., −15 ° C., −10 ° C. or 0 ° C.) or at least −80 ° C. (eg, at least −80 ° C., −70 ° C., −60 ° C., −50 ° C., − At a temperature of 40 ° C. or −30 ° C.), at least 5% (eg, pesticide and / or repellent activity) of PMP (eg, pesticide and / or repellent activity) compared to the initial activity of PMP (eg, at the time of production or formulation). , At least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, Refers to a PMP composition that retains 85%, 90%, 95% or 100%).

本明細書で使用されるとき、用語「非処理」は、植物改変組成物を送達されていない個別の植物を含め、植物改変組成物と接触させていないか、又はそれを送達されていない植物を指し、処置を受けた同じ植物を、植物改変組成物の送達前の時点で評価するか、又は処置を受けた同じ植物をその植物の非処理部分で評価する。 As used herein, the term "untreated" refers to plants that have not been contacted or delivered to the plant modification composition, including individual plants to which the plant modification composition has not been delivered. The same plant treated is evaluated before delivery of the plant modification composition, or the same plant treated is evaluated in the untreated portion of the plant.

本明細書で使用されるとき、用語「砂じょう(juice sac)」又は「砂じょう(juice vesicle)」は、ミカン状果、例えば柑橘類の内果皮(心皮)の果汁含有膜結合要素を指す。一部の態様では、砂じょうは、果実の他の部分、例えば皮(外皮若しくはフラベド)、内皮(中果皮、アルベド若しくは髄)、中心柱(プラセンタ)、分割壁又は種子から分離される。一部の態様では、砂じょうは、グレープフルーツ、レモン、ライム又はオレンジの砂じょうである。 As used herein, the term "juice sac" or "juice vesicles" refers to the juice-containing membrane-binding element of citrus-like fruits, such as the inner fruit bark (carpel) of citrus fruits. .. In some embodiments, the sandpin is separated from other parts of the fruit, such as the skin (exodermis or flaved), endodermis (mesicarp, albedo or pith), stele (placenta), split wall or seed. In some embodiments, the vesicles are grapefruit, lemon, lime or orange vesicles.

ブレンダの使用を含む破壊的搾汁ステップ、続いて超遠心分離及びショ糖勾配精製を用いるグレープフルーツPMP生成のプロトコルを示す概略図である。1000×gで10分間の遠心分離後のグレープフルーツ果汁及び150,000×gで2時間の超遠心分離後のショ糖勾配バンドパターンの画像が含まれる。FIG. 6 illustrates a protocol for grapefruit PMP production using a destructive squeezing step involving the use of blender, followed by ultracentrifugation and sucrose gradient purification. Images of grapefruit juice after centrifugation at 1000 xg for 10 minutes and sucrose gradient band pattern after ultracentrifugation at 150,000 xg for 2 hours are included. Spectradyne NCS1により測定されるPMP粒度分布のプロットである。It is a plot of the PMP particle size distribution measured by Spectradyne NCS1. メッシュフィルタの使用を含む穏やかな搾汁ステップ、続いて遠心分離及びショ糖勾配精製を用いるグレープフルーツPMP生成のプロトコルを示す概略図である。1000×gで10分間の遠心分離後のグレープフルーツ果汁及び150,000×gで2時間の超遠心分離後のショ糖勾配バンドパターンの画像が含まれる。FIG. 6 illustrates a protocol for grapefruit PMP production using a gentle squeezing step involving the use of a mesh filter, followed by centrifugation and sucrose gradient purification. Images of grapefruit juice after centrifugation at 1000 xg for 10 minutes and sucrose gradient band pattern after ultracentrifugation at 150,000 xg for 2 hours are included. 超遠心分離、続いてPMP含有画分を単離するためのサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を使用するグレープフルーツPMP生成のプロトコルを示す概略図である。溶出したSEC画分は、粒子濃度(NanoFCM)、メジアン粒径(NanoFCM)及びタンパク質濃度(BCA)について分析される。FIG. 6 illustrates a protocol for grapefruit PMP production using ultracentrifugation followed by size exclusion chromatography (SEC) for isolating PMP-containing fractions. The eluted SEC fractions are analyzed for particle concentration (NanoFCM), median particle size (NanoFCM) and protein concentration (BCA). 溶出されたサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)画分中の1mL当たりの粒子濃度を示すグラフである(NanoFCM)。大部分のPMPを含有する画分(「PMP画分」)を矢印で示す。PMPは、画分2〜4に溶出されている。FIG. 6 is a graph showing particle concentration per mL in an eluted size exclusion chromatography (SEC) fraction (NanoFCM). The fraction containing most of the PMP (“PMP fraction”) is indicated by an arrow. PMP is eluted in fractions 2-4. NanoFCMを用いて測定される通り、選択したSEC画分についての粒径(nm)を示す一連のグラフ及び表である。グラフは、画分1、3、5及び8のPMP粒度分布を示す。A series of graphs and tables showing particle size (nm) for selected SEC fractions, as measured using NanoFCM. The graph shows the PMP particle size distribution of fractions 1, 3, 5 and 8. BCAアッセイを用いて測定される、SEC画分中のタンパク質濃度(μg/mL)を示すグラフである。大部分のPMPを含有する画分(「PMP画分」)を標識し、矢印は、混入物を含む画分を示す。It is a graph which shows the protein concentration (μg / mL) in the SEC fraction measured by using the BCA assay. The fraction containing most of the PMP (“PMP fraction”) is labeled and the arrows indicate the fractions containing contaminants. 果汁絞り機、続いて大きい残屑を除去するための分画遠心分離、TFFを用いる果汁の100×濃縮及びPMP含有画分を単離するためのサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を使用する、1リットルのグレープフルーツ果汁(約7個のグレープフルーツ)からのスケール化PMP生成のプロトコルを示す概略図である。SEC溶出画分は、粒子濃度(NanoFCM)、メジアン粒径(NanoFCM)及びタンパク質濃度(BCA)について分析される。Use a juice squeezer, followed by fractional centrifugation to remove large debris, 100x concentration of juice using TFF and size exclusion chromatography (SEC) to isolate PMP-containing fractions, 1 FIG. 6 is a schematic showing a protocol for scaled PMP generation from liters of grapefruit juice (about 7 grapefruits). The SEC elution fraction is analyzed for particle concentration (NanoFCM), median particle size (NanoFCM) and protein concentration (BCA). 1000mlのグレープフルーツ果汁のスケール化出発材料からのSEC溶出液体積(ml)のタンパク質濃度(BCAアッセイ、上のパネル)及び粒子濃度(NanoFCM、下のパネル)を示すグラフの対であり、後期SEC溶出体積中の多量の混入物を示している。Scale of 1000 ml Grapefruit Juice A pair of graphs showing protein concentration (BCA assay, upper panel) and particle concentration (NanoFCM, lower panel) of SEC eluate volume (ml) from starting material, late SEC elution. It shows a large amount of contaminants in volume. 最終濃度50mM EDTA、pH7.15を有する粗グレープフルーツPMP画分のインキュベーション、続いて300kDa膜を用いる一晩の透析により、280nmでの吸光度により示されるように、後期SEC溶出画分中に存在する混入物の除去に成功したこと示すグラフである。使用した透析バッファー(カルシウム/マグネシウムを含まないPBS、pH7.4、MESpH6、トリスpH8.6)に差はなかった。Incubation of a crude grapefruit PMP fraction with a final concentration of 50 mM EDTA, pH 7.15, followed by overnight dialysis with a 300 kDa membrane, contamination present in the late SEC-eluted fraction, as indicated by absorbance at 280 nm. It is a graph which shows that the removal of an object was successful. There was no difference in the dialysis buffers used (PBS without calcium / magnesium, pH 7.4, MES pH 6, Tris pH 8.6). 終濃度50mM EDTA、pH7.15を有する粗グレープフルーツPMP画分のインキュベーション、続いて300kDa膜を用いる一晩の透析により、BCAタンパク質分析(タンパク質の検出以外に、糖及びペクチンの存在を感知できる)により示されるように、SEC後の後期溶出画分中に存在する混入物の除去に成功したこと示すグラフである。使用した透析バッファー(カルシウム/マグネシウムを含まないPBS、pH7.4、MESpH6、トリスpH8.6)に差はなかった。By BCA protein analysis (which can detect the presence of sugar and pectin in addition to protein detection) by incubation of a crude grapefruit PMP fraction with a final concentration of 50 mM EDTA, pH 7.15, followed by overnight dialysis with a 300 kDa membrane. As shown, it is a graph showing that the contaminants present in the late elution fraction after SEC were successfully removed. There was no difference in the dialysis buffers used (PBS without calcium / magnesium, pH 7.4, MES pH 6, Tris pH 8.6). ナノフローサイトメトリー(NanoFCM)により測定される通り、溶出BMS植物細胞培養物SEC画分中の粒子濃度(粒子/ml)を示すグラフである。PMPは、SEC画分4〜6に溶出された。As measured by nanoflow cytometry (NanoFCM), it is a graph showing the particle concentration (particles / ml) in the SEC fraction of the eluted BMS plant cell culture. PMP was eluted in SEC fractions 4-6. SpectraMax(登録商標)分光光度計で測定される、溶出BMS SEC画分中の280nmでの吸光度(A.U.)を示すグラフである。PMPは、画分4〜6に溶出され;画分9〜13は、混入物を含有した。FIG. 3 is a graph showing the absorbance (AU) at 280 nm in an eluted BMS SEC fraction as measured by a SpectraMax® spectrophotometer. PMP was eluted in fractions 4-6; fractions 9-13 contained contaminants. BCA分析により決定される通り、溶出BMS SEC画分中のタンパク質濃度(μg/ml)を示すグラフである。PMPは、画分4〜6に溶出され;画分9〜13は、混入物を含有した。It is a graph which shows the protein concentration (μg / ml) in the elution BMS SEC fraction as determined by BCA analysis. PMP was eluted in fractions 4-6; fractions 9-13 contained contaminants. ナノフローサイトメトリー(NanoFCM)により測定される通り、合わせたBMS PMP含有SEC画分中の粒子を示す散布図である。PMP濃度(粒子/ml)は、NanoFCMの指示に従うビーズ標準を用いて決定した。It is a scatter plot which shows the particle in the combined BMS PMP containing SEC fraction as measured by nanoflow cytometry (NanoFCM). The PMP concentration (particles / ml) was determined using a bead standard according to the instructions of NanoFCM. 図5Dのゲート化粒子(バックグラウンド除去)のBMS PMPの粒度分布(nm)を示すグラフである。メジアンPMP粒径(nm)は、NanoFCMの指示に従うExoビーズ標準を用いて決定した。It is a graph which shows the particle size distribution (nm) of the BMS PMP of the gated particle (background removal) of FIG. 5D. The median PMP particle size (nm) was determined using the Exo bead standard according to the instructions of NanoFCM. ナノフローサイトメトリー(NanoFCM)により測定される通り、AF488標識レモンPMPの粒径を示す散布図及びグラフである。上のパネルは、AF488標識レモンPMPを示す散布図である。粒子は、非標識粒子及びバックグラウンドシグナルに対し、FITC蛍光シグナルについてゲート化した。検出された粒子の総数に対する蛍光粒子の数により決定される通り、標識効率は、89.4%であった。蛍光粒子の数から、またNanoFCMの指示に従う既知濃度のビーズ標準を用いて、最終AF488−PMP濃度(2.91×1012PMP/ml)を決定した。下のパネルは、AF488標識レモンPMPの粒度(nm)分布グラフである。メジアンPMP粒径は、NanoFCMの指示に従うExoビーズ標準を用いて決定した。メジアンレモンPMP粒径は、79.4nm+/−14.7nm(SD)であった。Scatter plots and graphs showing particle size of AF488-labeled lemon PMP as measured by nanoflow cytometry (NanoFCM). The upper panel is a scatter plot showing AF488-labeled lemon PMP. The particles were gated for FITC fluorescent signals against unlabeled particles and background signals. The labeling efficiency was 89.4%, as determined by the number of fluorescent particles relative to the total number of detected particles. The final AF488-PMP concentration (2.91 × 10 12 PMP / ml) was determined from the number of fluorescent particles and using a bead standard of known concentration according to the instructions of NanoFCM. The lower panel is a particle size (nm) distribution graph of AF488-labeled lemon PMP. The median PMP particle size was determined using the Exo bead standard according to the instructions of NanoFCM. The median lemon PMP particle size was 79.4 nm +/- 14.7 nm (SD). 植物細胞株:グリシン・マックス(Glycine max)(ダイズ)、トリチカム・エスチバム(Triticum aestivum)(コムギ)及びトウモロコシBMB細胞培養物による、Alexa Fluor(登録商標)488(AF488)で標識したレモン(LM)PMPの取込みを示す一連の顕微鏡写真である。明視野パネルは、細胞の位置を示し;「GFP」で標識したパネルは、AF488の蛍光を示す。細胞によるPMPの取込みは、細胞中のAF488の存在によって示される。遊離AF488(「遊離色素」)を対照として示す。Plant cell line: Alexa Fluor® 488 (AF488) labeled lemon (LM) with Glycine max (soybean), Triticum aestivum (wheat) and corn BMB cell culture. It is a series of micrographs showing the uptake of PMP. The brightfield panel shows the location of the cells; the panel labeled with "GFP" shows the fluorescence of AF488. Uptake of PMP by cells is indicated by the presence of AF488 in cells. Free AF488 (“free dye”) is shown as a control. シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗及びアルファルファスプラウトによる、DL800標識レモン(LM)及びグレープフルーツ(GF)PMPの取込みを示す概略図の対及び一連の顕微鏡写真である。DL800色素の蛍光強度が表示される。シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗について22hpt(処理後の時点)、アルファルファスプラウトについて24hptで蛍光強度を測定した。色素なし(「陰性対照」)及び遊離DL800色素(「DL800単独対照」)ありでインキュベートした苗を対照として示す。A pair of schematics and a series of micrographs showing the uptake of DL800-labeled lemon (LM) and grapefruit (GF) PMP by Arabidopsis thaliana seedlings and alfalfa sprout. The fluorescence intensity of the DL800 dye is displayed. Fluorescence intensity was measured at 22 hpt (at the time point after treatment) for Arabidopsis thaliana seedlings and 24 hpt for alfalfa sprout. Seedlings incubated without dye (“negative control”) and with free DL800 dye (“DL800 single control”) are shown as controls. ペクチナーゼ処理を行って又は行わずに生成されたDyLight800nm標識PMPを用いたアルファルファスプラウトの処理に関する実験概要を示す図である。It is a figure which shows the experimental outline about the treatment of alfalfa sprout using the DyLight 800 nm labeled PMP produced with or without pectinase treatment. レモンPMP生成中のペクチナーゼ処理、その後の精製PMPのDL800nm標識がPMPの取込み又は輸送に影響を及ぼさないことを示している、アルファルファスプラウトにおける精製レモンPMPの取込みを示している赤外性加熱マップを示す図である。赤外線画像は、Odyssey scanner上で撮影されている。An infrared heating map showing the uptake of purified lemon PMP in alfalfa sprout, showing that pectinase treatment during lemon PMP production, followed by DL800 nm labeling of the purified PMP, does not affect PMP uptake or transport. It is a figure which shows. The infrared image is taken on the Odyssey scanner. DiR(LM−LPMP−DiR)を用いて染色された、レモン(LM)脂質再構成PMP(LPMP)により処理されなかった(非処理)又は処理された、2週齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗における750nmでのDiR色素の蛍光を示す顕微鏡写真の対を示す図である。画像は、iBright 1500蛍光撮像装置で取得された。Two-week-old Arabidopsis thaliana seedlings stained with DiR (LM-LPMP-DiR), untreated (untreated) or treated with lemon (LM) lipid rearrangement PMP (LPMP) It is a figure which shows the pair of the micrograph which shows the fluorescence of the DiR dye at 750 nm. Images were acquired with an iBright 1500 fluorescence imager. DiR対照又はDiR(GF−LPMP−DiR)を用いて染色されたグレープフルーツ(GF)LPMPを用いて処理された、2週齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗の750nmでのDiR色素の蛍光を示す顕微鏡写真の対を示す図である。画像は、iBright 1500蛍光撮像装置で取得された。Micrograph showing fluorescence of DiR dye at 750 nm in 2 week old Arabidopsis thaliana seedlings treated with Grapefruit (GF) LPMP stained with DiR control or DiR (GF-LPMP-DiR) It is a figure which shows the pair of photographs. Images were acquired with an iBright 1500 fluorescence imager. 等モル量のFWA−gRNA 4及び17(LPMP sgRNA)がロードされたLPMP並びに等モル量のFWA−gRNA 4及び17(DC−Chol sgRNA)がロードされたDC−コレステロールが添加されたLPMPを用いて48時間にわたり処理されたシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)dCas9−SunTag−VP64植物におけるユビキチン(UBI)と比較したFLOWERING WAGENINGEN(FWA)のRT−qPCR遺伝子発現分析を示している棒グラフである。等量の二重化FWA−gRNA 4/17混合物(sgRNA4/17)及びtracrRNA(gRNAなし)のみがロードされたDC−コレステロール(DC−Chol tracrRNA)が添加されたLPMPが対照として提供されている。データは、平均±SDとして提示されている。p<0.05、Sidakポストホックテストを用いる一元配置ANOVA。Using LPMP loaded with equimolar amounts of FWA-gRNA 4 and 17 (LPMP sgRNA) and LPMP loaded with DC-cholesterol loaded with equimolar amounts of FWA-gRNA 4 and 17 (DC-Chol sgRNA). FIG. 6 is a bar graph showing RT-qPCR gene expression analysis of FLOWERING WAGENINGEN (FWA) compared to ubiquitin (UBI) in Arabidopsis thaliana dCas9-SunTag-VP64 plants treated for 48 hours. LPMP supplemented with an equal amount of duplicated FWA-gRNA 4/17 mixture (sgRNA4 / 17) and DC-cholesterol loaded with only tracrRNA (without gRNA) is provided as a control. The data are presented as mean ± SD. * One-way ANOVA with p <0.05, Sidak post-hook test. RT−qPCR遺伝子発現分析を使用して測定した、等モル量のFWA−gRNA 4及び17(LPMP sgRNA)がロードされたLPMP並びに等モル量のFWA−gRNA 4及び17(DC−Chol sgRNA)がロードされたDC−コレステロールが添加されたLPMPを用いて48時間にわたり処理されたシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)dCas9−SunTag−VP64植物における二重化FWA−gRNA 4/17混合物(sgRNA4/17)対照と比較したFWAの誘導倍率を示している棒グラフである。データは、平均±SDとして提示されている。p<0.05、Sidakポストホックテストを用いる一元配置ANOVA。LPMP loaded with equimolar amounts of FWA-gRNA 4 and 17 (LPMP sgRNA) and equimolar amounts of FWA-gRNA 4 and 17 (DC-Chol sgRNA) measured using RT-qPCR gene expression analysis. FWA compared to a double FWA-gRNA 4/17 mixture (sgRNA4 / 17) control in Arabidopsis thaliana dCas9-SunTag-VP64 plants treated with LPMP supplemented with loaded DC-cholesterol for 48 hours. It is a bar graph which shows the induction magnification of. The data are presented as mean ± SD. * One-way ANOVA with p <0.05, Sidak post-hook test. RT−qPCR遺伝子発現分析を使用して測定した、等モル量のFWA−gRNA 4及び17(LPMP sgRNA)がロードされたLPMP並びに等モル量のFWA−gRNA 4及び17(DC−Chol sgRNA)がロードされたDC−コレステロールを備えるLPMPを用いて48時間にわたり処理されたシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)dCas9−SunTag−VP64植物における二重化FWA−gRNA 4/17混合物(sgRNA4/17)対照と比較したATISOPENTENYL二リン酸イソメラーゼ2(IPP2)の誘導倍率を示している棒グラフである。データは、平均±SDとして提示されている。p<0.05、Sidakポストホックテストを用いる一元配置ANOVA。LPMP loaded with equimolar amounts of FWA-gRNA 4 and 17 (LPMP sgRNA) and equimolar amounts of FWA-gRNA 4 and 17 (DC-Chol sgRNA) measured using RT-qPCR gene expression analysis. ATISOPENTEYL dirin compared to a double FWA-gRNA 4/17 mixture (sgRNA4 / 17) control in Arabidopsis thaliana dCas9-SunTag-VP64 plants treated with LPMP with loaded DC-cholesterol for 48 hours. It is a bar graph which shows the induction magnification of acid isomerase 2 (IPP2). The data are presented as mean ± SD. * One-way ANOVA with p <0.05, Sidak post-hook test. グレープフルーツ及びレモンPMPから脂質再構成PMP(LPMP)を調製するためのワークフローを示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the workflow for preparing a lipid rearrangement PMP (LPMP) from a grapefruit and a lemon PMP. LPMP;DC−コレステロール(DC−Chol)が添加されたLPMP;及びDOTAP(DOTAP)が添加されたLPMPにおける所定の粒径(nm)の粒子の相対頻度を示しているグラフである。データは、製造業者によって提供された濃度及び粒径の基準を用いてNanoFCMによって取得された。LPMP; LPMP to which DC-cholesterol (DC-Chole) is added; and LPMP to which DOTAP (DOTAP) is added are graphs showing the relative frequency of particles having a predetermined particle size (nm). Data were obtained by NanoFCM using the concentration and particle size criteria provided by the manufacturer. 動的光散乱法(DLS)を用いて測定した、添加された脂質を含まないLPMP(LPMP)及び25%又は40%のDOTAP又はDC−コレステロールを含むLPMPのζ電位(mV)を示しているグラフである。データは、平均±SDとして提示されている。It shows the zeta potential (mV) of LPMP without added lipids (LPMP) and LPMP with 25% or 40% DOTAP or DC-cholesterol measured using dynamic light scattering (DLS). It is a graph. The data are presented as mean ± SD. 添加された脂質(LPMP)を含まないグレープフルーツ脂質由来のLPMP及び20%のDOTAPを含むグレープフルーツ脂質由来のLPMPのロード後のLPMPから回収されたAlexa Fluor 555標識化siRNA投入の%を示している棒グラフである。Bar graph showing% of Alexa Fluor 555 labeled siRNA input recovered from LPMP after loading LPMP from grapefruit lipid without added lipid (LPMP) and LPMP from grapefruit lipid with 20% DOTAP. Is. 添加された脂質(LPMP)を含まないレモン脂質由来のLPMP及び40%のDC−コレステロールを含むレモン脂質由来のLPMPのロード後のLPMPから回収されたATTO標識化TracrRNA投入の%を示している棒グラフである。Bar graph showing% of ATTO-labeled TracrRNA input recovered from LPMP after loading of LPMP derived from lemon lipid without added lipid (LPMP) and LPMP derived from lemon lipid containing 40% DC-cholesterol. Is. Quant−iT(商標)RiboGreen(登録商標)分析を用いて測定した、Triton−X100及びヘパリン(+TX+ヘパリン)を用いて処理されていない又は溶解されている40%のDC−コレステロールを含むLPMPにおけるTracrRNA濃度(μg/mL)を示している棒グラフである。TracrRNA in LPMP containing 40% DC-cholesterol untreated or dissolved with Triton-X100 and heparin (+ TX + heparin) as measured using Quant-iT ™ RiboGreen® analysis. It is a bar graph which shows the concentration (μg / mL). 抽出されたレモン脂質から再構成されたLPMPを示している低温電子顕微鏡写真である。スケールバー:500nm。It is a cryo-electron micrograph showing LPMP reconstituted from the extracted lemon lipid. Scale bar: 500 nm. 低温電子顕微鏡写真を用いて測定した、抽出レモン脂質から再構成されたLPMPにおける所定の同等球径(nm)の粒子の相対頻度を示しているグラフである。6 is a graph showing the relative frequency of particles of predetermined equivalent sphere diameter (nm) in LPMP reconstituted from extracted lemon lipids, measured using cryo-electron micrographs. 脂質が添加されていないLPMP(中央の段)及び40%のDC−コレステロールを含むLPMP(DC−Chol)により処理された、トウモロコシBlack Mexican Sweet(BMS)細胞の位相差(左の列)、ATTO 550蛍光(中央の列)及び合併画像を示している一連の顕微鏡写真である。HO単独で処理された細胞は陰性対照(上方パネル)として提供された。LPMP又はDC−コレステロールで改変されたLPMPの細胞による取込みは、細胞内のTracrRNA ATTO 550シグナルの存在によって指示される。スケールバー:100μm。Phase difference (left column) of corn Black Mexican Sweet (BMS) cells treated with LPMP (middle row) without lipids and LPMP (DC-Chol) with 40% DC-cholesterol, ATTO. It is a series of micrographs showing 550 fluorescence (middle column) and combined images. H 2 O alone treated cells was provided as a negative control (upper panel). Cellular uptake of LPMP or DC-cholesterol-modified LPMP is dictated by the presence of the intracellular TracrRNA ATTO 550 signal. Scale bar: 100 μm.

本明細書で特徴付けられるのは、植物メッセンジャーパック(PMP)、全体又は一部が植物細胞外小胞(EV)又はそれらの断片、部分若しくは抽出物から生成される脂質集合体を含む植物改変組成物を使用する、植物を改変する(例えば、植物の適応度を増加させる)ための組成物及び関連する方法である。本明細書で提供するPMPには、植物改変剤が含まれる。さらに、PMPが実質的に純粋な形態又は濃縮された形態でもたらされる植物改変製剤も含まれる。本明細書で記載する植物改変組成物及び製剤は、農業植物若しくは園芸植物等の植物における所望の植物の形質を導入する(例えば、植物の適応度を増加させる)方法で植物を改変するために植物に直接的に送達することができる。 Characterized herein are plant messenger packs (PMPs), plant modifications containing whole or part of plant extracellular vesicles (EVs) or lipid aggregates produced from fragments, parts or extracts thereof. Compositions and related methods for modifying plants (eg, increasing plant adaptability) using the compositions. The PMPs provided herein include plant modifiers. Also included are plant-modified formulations in which PMP is delivered in substantially pure or concentrated form. The plant modification compositions and formulations described herein are used to modify plants in a manner that introduces (eg, increases the adaptability of the plant) the desired plant traits in plants such as agricultural or garden plants. It can be delivered directly to the plant.

I.植物改変組成物
本明細書で記載する植物改変組成物は、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む。PMPは、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物(例えば、脂質抽出物)を含む脂質(例えば、脂質二重層、単層又は多層構造)構造である。植物EVは、植物中に天然に存在する、直径が約5〜2000nmである、封入された脂質二重層構造を指す。植物EVは、様々な植物の生物発生経路から発生し得る。実際は、植物EVは、原形質膜の外側に位置し、且つ細胞壁及び細胞外空間の連続体によって形成される区画である植物アポプラスト等の植物の細胞内及び細胞外区画内で見出すことができる。代わりに、PMPは、植物細胞から分泌されると細胞培養培地中で見出される濃縮植物EVであり得る。植物EVは、植物から(例えば、アポプラスト液から)分泌され得、それにより、さらに本明細書で記載する様々な方法によってPMPを生成することができる。本明細書のPMPは、本明細書でさらに記載する方法のような様々なインビボ法又はインビトロ法を用いて導入できる異種植物改変剤をさらに含む。
I. Plant Modification Compositions The plant modification compositions described herein include multiple plant messenger packs (PMPs). PMP is a lipid (eg, lipid bilayer, monolayer or multi-layer structure) structure containing plant EV or fragments, portions or extracts thereof (eg, lipid extracts). Plant EV refers to an encapsulated lipid bilayer structure naturally occurring in plants, having a diameter of about 5 to 2000 nm. Plant EVs can arise from a variety of plant biogenic pathways. In fact, plant EVs can be found in the intracellular and extracellular compartments of plants such as plant apoplasts, which are located outside the original plasma membrane and are compartments formed by the cell wall and extracellular space continuum. Alternatively, the PMP can be a concentrated plant EV found in cell culture medium when secreted from plant cells. Plant EVs can be secreted from plants (eg, from apoplast fluid), which can further generate PMP by various methods described herein. The PMP herein further comprises a heterologous plant modifier that can be introduced using various in vivo or in vitro methods such as those described further herein.

PMPは、植物EV又はそれらの断片、部分若しくは抽出物を含むことができる。任意選択的に、PMPは、さらに植物EVに由来する脂質に加えて、外来性脂質を含むことができる。一部の実施形態では、植物EVは、直径が約5〜2000nmである。例えば、PMPは、約5〜50nm、約50〜100nm、約100〜150nm、約150〜200nm、約200〜250nm、約250〜300nm、約300〜350nm、約350〜400nm、約400〜450nm、約450〜500nm、約500〜550nm、約550〜600nm、約600〜650nm、約650〜700nm、約700〜750nm、約750〜800nm、約800〜850nm、約850〜900nm、約900〜950nm、約950〜1000nm、約1000〜1250nm、約1250〜1500nm、約1500〜1750nm又は約1750〜2000nmの平均直径を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。一部の例では、PMPは、約5〜950nm、約5〜900nm、約5〜850nm、約5〜800nm、約5〜750nm、約5〜700nm、約5〜650nm、約5〜600nm、約5〜550nm、約5〜500nm、約5〜450nm、約5〜400nm、約5〜350nm、約5〜300nm、約5〜250nm、約5〜200nm、約5〜150nm、約5〜100nm、約5〜50nm又は約5〜25nmの平均直径を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有する。特定の例では、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物は、約50〜200nmの平均直径を有する。特定の例では、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物は、約50〜300nmの平均直径を有する。特定の例では、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物は、約200〜500nmの平均直径を有する。特定の例では、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物は、約30〜150nmの平均直径を有する。 PMPs can include plant EVs or fragments, portions or extracts thereof. Optionally, the PMP can further include foreign lipids in addition to the lipids derived from plant EV. In some embodiments, the plant EV is about 5 to 2000 nm in diameter. For example, PMP is about 5-50 nm, about 50-100 nm, about 100-150 nm, about 150-200 nm, about 200-250 nm, about 250-300 nm, about 300-350 nm, about 350-400 nm, about 400-450 nm, About 450-500 nm, about 500-550 nm, about 550-600 nm, about 600-650 nm, about 650-700 nm, about 700-750 nm, about 750-800 nm, about 800-850 nm, about 850-900 nm, about 900-950 nm, It may contain a plant EV or a fragment, portion or extract thereof having an average diameter of about 950 to 1000 nm, about 1000 to 1250 nm, about 1250 to 1500 nm, about 1500 to 1750 nm or about 1750 to 2000 nm. In some examples, the PMP is about 5 to 950 nm, about 5 to 900 nm, about 5 to 850 nm, about 5 to 800 nm, about 5 to 750 nm, about 5 to 700 nm, about 5 to 650 nm, about 5 to 600 nm, about. 5 to 550 nm, about 5 to 500 nm, about 5 to 450 nm, about 5 to 400 nm, about 5 to 350 nm, about 5 to 300 nm, about 5 to 250 nm, about 5 to 200 nm, about 5 to 150 nm, about 5 to 100 nm, about. Contains a plant EV or a fragment, portion or extract thereof having an average diameter of 5-50 nm or about 5-25 nm. In certain examples, the plant EV or a fragment, portion or extract thereof has an average diameter of about 50-200 nm. In certain examples, the plant EV or a fragment, portion or extract thereof has an average diameter of about 50-300 nm. In certain examples, the plant EV or a fragment, portion or extract thereof has an average diameter of about 200-500 nm. In certain examples, the plant EV or fragments, portions or extracts thereof have an average diameter of about 30-150 nm.

一部の例では、PMPは、少なくとも5nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも150nm、少なくとも200nm、少なくとも250nm、少なくとも300nm、少なくとも350nm、少なくとも400nm、少なくとも450nm、少なくとも500nm、少なくとも550nm、少なくとも600nm、少なくとも650nm、少なくとも700nm、少なくとも750nm、少なくとも800nm、少なくとも850nm、少なくとも900nm、少なくとも950nm若しくは少なくとも1000nmの平均直径を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。一部の例では、PMPは、1000nm未満、950nm未満、900nm未満、850nm未満、800nm未満、750nm未満、700nm未満、650nm未満、600nm未満、550nm未満、500nm未満、450nm未満、400nm未満、350nm未満、300nm未満、250nm未満、200nm未満、150nm未満、100nm未満若しくは50nm未満の平均直径を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有する。当技術分野で標準的な様々な方法(例えば、動的光散乱法)を使用して、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物の粒径を測定することができる。 In some examples, the PMP is at least 5 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 150 nm, at least 200 nm, at least 250 nm, at least 300 nm, at least 350 nm, at least 400 nm, at least 450 nm, at least 500 nm, at least 550 nm, at least 600 nm, at least 650 nm. Can contain plant EVs or fragments, portions or extracts thereof having an average diameter of at least 700 nm, at least 750 nm, at least 800 nm, at least 850 nm, at least 900 nm, at least 950 nm or at least 1000 nm. In some examples, the PMP is less than 1000 nm, less than 950 nm, less than 900 nm, less than 850 nm, less than 800 nm, less than 750 nm, less than 700 nm, less than 650 nm, less than 600 nm, less than 550 nm, less than 500 nm, less than 450 nm, less than 400 nm, less than 350 nm. Contains plant EVs or fragments, portions or extracts thereof having an average diameter of less than 300 nm, less than 250 nm, less than 200 nm, less than 150 nm, less than 100 nm or less than 50 nm. Various methods standard in the art (eg, dynamic light scattering) can be used to measure the particle size of plant EVs or fragments, portions or extracts thereof.

一部の例では、PMPは、77nm〜3.2×10nm(例えば、77〜100nm、100〜1000nm、1000〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm又は1×10〜3.2×10nm)の平均表面積を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。一部の例では、PMPは、65nm〜5.3×10nm(例えば、65〜100nm、100〜1000nm、1000〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜5.3×10nm)の平均体積を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。一部の例では、PMPは、少なくとも77nm(例えば、少なくとも77nm、少なくとも100nm、少なくとも1000nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm若しくは少なくとも2×10nm)の平均表面積を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。一部の例では、PMPは、少なくとも65nm(例えば、少なくとも65nm、少なくとも100nm、少なくとも1000nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも2×10nm、少なくとも3×10nm、少なくとも4×10nm若しくは少なくとも5×10nm)の平均体積を有する、植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。 In some instances, PMP is, 77nm 2 ~3.2 × 10 6 nm 2 ( e.g., 77~100nm 2, 100~1000nm 2, 1000~1 × 10 4 nm 2, 1 × 10 4 ~1 × 10 May contain plant EV or fragments, portions or extracts thereof having an average surface area of 5 nm 2 , 1 × 10 5 to 1 × 10 6 nm 2 or 1 × 10 6 to 3.2 × 10 6 nm 2). .. In some instances, PMP is, 65nm 3 ~5.3 × 10 8 nm 3 ( e.g., 65~100nm 3, 100~1000nm 3, 1000~1 × 10 4 nm 3, 1 × 10 4 ~1 × 10 5 nm 3 , 1 × 10 5 to 1 × 10 6 nm 2 , 1 × 10 6 to 1 × 10 7 nm 3 , 1 × 10 7 to 1 × 10 8 nm 3 , 1 × 10 8 to 5.3 × 10 It may contain a plant EV or a fragment, portion or extract thereof having an average volume of 8 nm 3). In some examples, the PMP is at least 77 nm 2 (eg, at least 77 nm 2 , at least 100 nm 2 , at least 1000 nm 2 , at least 1 × 10 4 nm 2 , at least 1 × 10 5 nm 2 , at least 1 × 10 6 nm 2). Alternatively, it may contain a plant EV or a fragment, portion or extract thereof having an average surface area of at least 2 × 10 6 nm 2). In some examples, the PMP is at least 65 nm 3 (eg, at least 65 nm 3 , at least 100 nm 3 , at least 1000 nm 3 , at least 1 × 10 4 nm 3 , at least 1 × 10 5 nm 3 , at least 1 × 10 6 nm 3). , At least 1 × 10 7 nm 3 , at least 1 × 10 8 nm 3 , at least 2 × 10 8 nm 3 , at least 3 × 10 8 nm 3 , at least 4 × 10 8 nm 3 or at least 5 × 10 8 nm 3 ) It may contain a plant EV or a fragment, portion or extract thereof having an average volume.

一部の例では、PMPは、植物EV又はその断片、抽出物若しくは部分と同じ大きさを有し得る。代わりに、PMPは、PMPが産生される初期植物EVと異なる大きさを有し得る。例えば、PMPは、約5〜2000nmの直径を有し得る。例えば、PMPは、約5〜50nm、約50〜100nm、約100〜150nm、約150〜200nm、約200〜250nm、約250〜300nm、約300〜350nm、約350〜400nm、約400〜450nm、約450〜500nm、約500〜550nm、約550〜600nm、約600〜650nm、約650〜700nm、約700〜750nm、約750〜800nm、約800〜850nm、約850〜900nm、約900〜950nm、約950〜1000nm、約1000〜1200nm、約1200〜1400nm、約1400〜1600nm、約1600〜1800nm又は約1800〜2000nmの平均直径を有し得る。一部の例では、PMPは、少なくとも5nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも150nm、少なくとも200nm、少なくとも250nm、少なくとも300nm、少なくとも350nm、少なくとも400nm、少なくとも450nm、少なくとも500nm、少なくとも550nm、少なくとも600nm、少なくとも650nm、少なくとも700nm、少なくとも750nm、少なくとも800nm、少なくとも850nm、少なくとも900nm、少なくとも950nm、少なくとも1000nm、少なくとも1200nm、少なくとも1400nm、少なくとも1600nm、少なくとも1800nm又は少なくとも2000nmの平均直径を有し得る。当技術分野で標準的な様々な方法(例えば、動的光散乱法)を使用して、PMPの粒径を測定することができる。一部の例では、PMPの大きさは、異種植物改変剤のローディング後又はPMPに対する他の修飾後に決定する。 In some examples, the PMP can have the same size as a plant EV or a fragment, extract or portion thereof. Instead, the PMP may have a different size than the early plant EV from which the PMP is produced. For example, PMP can have a diameter of about 5 to 2000 nm. For example, PMP is about 5-50 nm, about 50-100 nm, about 100-150 nm, about 150-200 nm, about 200-250 nm, about 250-300 nm, about 300-350 nm, about 350-400 nm, about 400-450 nm, About 450-500 nm, about 500-550 nm, about 550-600 nm, about 600-650 nm, about 650-700 nm, about 700-750 nm, about 750-800 nm, about 800-850 nm, about 850-900 nm, about 900-950 nm, It can have an average diameter of about 950 to 1000 nm, about 1000 to 1200 nm, about 1200 to 1400 nm, about 1400 to 1600 nm, about 1600 to 1800 nm or about 1800 to 2000 nm. In some examples, the PMP is at least 5 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 150 nm, at least 200 nm, at least 250 nm, at least 300 nm, at least 350 nm, at least 400 nm, at least 450 nm, at least 500 nm, at least 550 nm, at least 600 nm, at least 650 nm. Can have an average diameter of at least 700 nm, at least 750 nm, at least 800 nm, at least 850 nm, at least 900 nm, at least 950 nm, at least 1000 nm, at least 1200 nm, at least 1400 nm, at least 1600 nm, at least 1800 nm or at least 2000 nm. Various methods standard in the art (eg, dynamic light scattering) can be used to measure the particle size of PMP. In some examples, the size of the PMP is determined after loading the heterologous plant modifier or after other modifications to the PMP.

一部の例では、PMPは、77nm〜1.3×10nm(例えば、77〜100nm、100〜1000nm、1000〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm又は1×10〜1.3×10nm)の平均表面積を有し得る。一部の例では、PMPは、65nm〜4.2×10nm(例えば、65〜100nm、100〜1000nm、1000〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm、1×10〜1×10nm又は1×10〜4.2×10nm)の平均体積を有し得る。一部の例では、PMPは、少なくとも77nm(例えば、少なくとも77nm、少なくとも100nm、少なくとも1000nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm又は1×10nm)の平均表面積を有する。一部の例では、PMPは、少なくとも65nm(例えば、少なくとも65nm、少なくとも100nm、少なくとも1000nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも1×10nm、少なくとも2×10nm、少なくとも3×10nm又は少なくとも4×10nm)の平均体積を有する。 In some instances, PMP is, 77nm 2 ~1.3 × 10 7 nm 2 ( e.g., 77~100nm 2, 100~1000nm 2, 1000~1 × 10 4 nm 2, 1 × 10 4 ~1 × 10 It can have an average surface area of 5 nm 2 , 1 × 10 5 to 1 × 10 6 nm 2 or 1 × 10 6 to 1.3 × 10 7 nm 2). In some instances, PMP is, 65nm 3 ~4.2 × 10 9 nm 3 ( e.g., 65~100nm 3, 100~1000nm 3, 1000~1 × 10 4 nm 3, 1 × 10 4 ~1 × 10 5 nm 3 , 1 × 10 5 to 1 × 10 6 nm 2 , 1 × 10 6 to 1 × 10 7 nm 3 , 1 × 10 7 to 1 × 10 8 nm 3 , 1 × 10 8 to 1 × 10 9 nm It can have an average volume of 3 or 1 × 10 9 to 4.2 × 10 9 nm 3). In some examples, the PMP is at least 77 nm 2 (eg, at least 77 nm 2 , at least 100 nm 2 , at least 1000 nm 2 , at least 1 × 10 4 nm 2 , at least 1 × 10 5 nm 2 , at least 1 × 10 6 nm 2). Or it has an average surface area of 1 × 10 7 nm 3). In some examples, the PMP is at least 65 nm 3 (eg, at least 65 nm 3 , at least 100 nm 3 , at least 1000 nm 3 , at least 1 × 10 4 nm 3 , at least 1 × 10 5 nm 3 , at least 1 × 10 6 nm 3). , At least 1 × 10 7 nm 3 , at least 1 × 10 8 nm 3 , at least 1 × 10 9 nm 3 , at least 2 × 10 9 nm 3 , at least 3 × 10 9 nm 3 or at least 4 × 10 9 nm 3 ) Has an average volume.

一部の例では、PMPは、インタクトな植物EVを含有し得る。代わりに、PMPは、植物EVの小胞の全表面積の断片、部分又は抽出物(例えば、小胞の全表面積の100%未満(例えば、90%未満、80%未満、70%未満、60%未満、50%未満、40%未満、30%未満、20%未満、10%未満、5%未満若しくは1%未満)を含む断片、部分又は抽出物)を含有し得る。断片、部分又は抽出物は、円周方向断片、球状断片(例えば、半球)、曲線断片、線状断片又は平板型断片など、任意の形状であり得る。断片が、小胞の球状断片である場合、球状断片は、平行線の対に沿った球状小胞の分割から生じたもの又は非平行線の対に沿った球状小胞の分割から生じたものを呈示し得る。従って、複数のPMPは、複数のインタクトな植物EV、複数の植物EV断片、部分若しくは抽出物又はインタクトな植物EV及びその断片の混合物を含み得る。当業者は、インタクト及び断片化植物EVの比が、使用した具体的な単離方法によって変動することは理解されるであろう。例えば、植物若しくはその部分の粉砕又はブレンドにより、真空浸潤法などの非破壊抽出方法よりも高い比率の植物EV断片、部分又は抽出物を含有するPMPを生成することができる。 In some examples, the PMP may contain intact plant EVs. Instead, PMP is a fragment, portion or extract of the total surface area of the vesicles of the plant EV (eg, less than 100% of the total surface area of the vesicles (eg, less than 90%, less than 80%, less than 70%, 60%). Can contain fragments, moieties or extracts) containing less than, less than 50%, less than 40%, less than 30%, less than 20%, less than 10%, less than 5% or less than 1%). The fragment, portion or extract can be of any shape, such as a circumferential fragment, a spherical fragment (eg, a hemisphere), a curved fragment, a linear fragment or a flat plate fragment. If the fragment is a spherical fragment of vesicles, the spherical fragment results from the division of spherical vesicles along a pair of parallel lines or from the division of spherical vesicles along a pair of non-parallel lines. Can be presented. Thus, multiple PMPs can include multiple intact plant EVs, multiple plant EV fragments, partials or extracts or mixtures of intact plant EVs and fragments thereof. Those skilled in the art will appreciate that the ratio of intact and fragmented plant EVs will vary depending on the specific isolation method used. For example, grinding or blending of plants or portions thereof can produce PMPs containing higher proportions of plant EV fragments, moieties or extracts than non-destructive extraction methods such as vacuum infiltration.

PMPが、植物EVの断片、部分又は抽出物を含有する例では、EV断片、部分又は抽出物は、インタクトな小胞のそれより小さい平均表面積、例えば77nm、100nm、1000nm、1×10nm、1×10nm、1×10nm又は3.2×10nm)未満の平均表面積を有し得る。一部の例では、EV断片、部分又は抽出物は、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm又は10nm)未満の表面積を有する。一部の例では、PMPは、インタクトな小胞のそれより小さい平均体積、例えば65nm、100nm、1000nm、1×10nm、1×10nm、1×10nm、1×10nm、1×10nm又は5.3×10nm)未満の平均体積を有する植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含有し得る。 In an example where the PMP contains a fragment, moiety or extract of plant EV, the EV fragment, moiety or extract has a smaller average surface area of the intact vesicles, eg 77 nm 2 , 100 nm 2 , 1000 nm 2 , 1 ×. It can have an average surface area of less than 10 4 nm 2 , 1 × 10 5 nm 2 , 1 × 10 6 nm 2 or 3.2 × 10 6 nm 2). In some examples, the EV fragment, moiety or extract has a surface area of less than 70 nm 2 , 60 nm 2 , 50 nm 2 , 40 nm 2 , 30 nm 2 , 20 nm 2 or 10 nm 2). In some examples, the PMP has a smaller average volume of intact vesicles, such as 65 nm 3 , 100 nm 3 , 1000 nm 3 , 1 × 10 4 nm 3 , 1 × 10 5 nm 3 , 1 × 10 6 nm 3. It may contain a plant EV or a fragment, portion or extract thereof having an average volume of less than 1, 1 × 10 7 nm 3 , 1 × 10 8 nm 3 or 5.3 × 10 8 nm 3).

PMPが、植物EVの抽出物を含む例、例えばPMPが、植物EVから抽出された(例えば、クロロホルムで)脂質を含む例では、PMPは、植物EVから抽出された(例えば、クロロホルムで)脂質の少なくとも1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%又は99%超を含有し得る。多数のPMPは、植物EV断片及び/又は植物EV抽出脂質又はそれらの混合物を含有し得る。 In examples where the PMP comprises an extract of plant EV, eg, PMP comprises a lipid extracted from plant EV (eg, in chloroform), the PMP comprises a lipid extracted from plant EV (eg, in chloroform). Contains at least 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99% or more than 99%. obtain. A large number of PMPs may contain plant EV fragments and / or plant EV extracted lipids or mixtures thereof.

本明細書では、PMPの生成方法、PMPと結合させることができる植物EVマーカ及びPMPを含む組成物の製剤についての詳細をさらに概説する。 This specification further outlines the method for producing PMP, the preparation of the composition containing the plant EV marker and PMP that can be bound to PMP.

A.生成方法
PMPは、植物又は植物組織若しくは植物細胞を含むその部分に天然に存在する植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物(例えば、脂質抽出物)から生成することができる。PMPを生成する例示的な方法は、(a)植物又はその部分から初期サンプルを提供するステップであって、植物又はその部分は、EVを含む、ステップと;(b)初期サンプルから粗PMP画分を単離するステップであって、粗PMP画分は、初期サンプル中のレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップとを含む。この方法は、粗PMP画分を精製し、それにより複数の純粋なPMPを生成する追加的なステップ(c)であって、複数の純粋なPMPは、粗PMP画分のレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、追加的なステップ(c)をさらに含み得る。各生成ステップについては、以下にさらに詳細に論じる。PMPの単離及び精製に関する例示的な方法は、例えば、Rutter and Innes,Plant Physiol.173(1):728−741,2017;Rutter et Al,Bio.Protoc.7(17):e2533,2017;Regente et Al,J of Exp.Biol.68(20):5485−5496,2017;Mu et Al,Mol.Nutr.Food Res.,58,1561−1573,2014並びにRegente et Al,FEBS Letters.583:3363−3366,2009に見出され、これらの各々は、参照により本明細書に組み込む。
A. Production Method PMP can be produced from a plant EV or a fragment, portion or extract thereof (eg, a lipid extract) that is naturally present in the plant or its portion containing plant tissue or plant cells. An exemplary method of producing PMP is (a) a step of providing an initial sample from a plant or portion thereof, wherein the plant or portion thereof comprises an EV; (b) a crude PMP picture from the initial sample. A step of isolating a minute, wherein the crude PMP fraction has at least one contaminant or unwanted component from the plant or portion thereof at a reduced level relative to the level in the initial sample. including. This method is an additional step (c) of purifying the crude PMP fraction, thereby producing a plurality of pure PMPs, wherein the plurality of pure PMPs are reduced relative to the level of the crude PMP fraction. It may further comprise an additional step (c) with at least one contaminant or unwanted component from the plant or portion thereof at the indicated level. Each generation step is discussed in more detail below. Exemplary methods for isolation and purification of PMP are described, for example, in Rutter and Innes, Plant Physiol. 173 (1): 728-741, 2017; Rutter et Al, Bio. Protocol. 7 (17): e2533, 2017; Regent et Al, Job Exp. Biol. 68 (20): 5485-5494, 2017; Mu et Al, Mol. Nutr. Food Res. , 58, 1561-1573, 2014 and Regent et Al, FEBS Letters. 583: 3363-3366, 2009, each of which is incorporated herein by reference.

一部の例では、(a)植物又はその部分から初期サンプルを提供するステップであって、植物又はその部分は、EVを含む、ステップと;(b)初期サンプルから粗PMP画分を単離するステップであって、粗PMP画分は、初期サンプル中のレベルに対して低減されたレベル(例えば、少なくとも1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、45%、50%、55%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、98%、99%又は100%低減したレベル)の、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップと;(c)粗PMP画分を精製し、それにより複数の純粋なPMPを生成するステップであって、複数の純粋なPMPは、粗EV画分に対して低減されたレベル(例えば、少なくとも1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、45%、50%、55%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、98%、99%又は100%低減したレベル)の、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップとを含むプロセスによって複数のPMPを植物から単離され得る。 In some examples, (a) a step of providing an initial sample from a plant or portion thereof, wherein the plant or portion thereof comprises an EV; (b) isolating a crude PMP fraction from the initial sample. The crude PMP fraction is a reduced level (eg, at least 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30) relative to the level in the initial sample. %, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 98%, 99% or 100% reduced levels) of the plant or portion thereof. A step comprising at least one contaminant or unwanted component from; (c) a step of purifying a crude PMP fraction, thereby producing a plurality of pure PMPs, wherein the plurality of pure PMPs are: Reduced levels for crude EV fractions (eg at least 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50%, 55% , 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 98%, 99% or 100% reduced levels) with at least one contaminant or unwanted component from the plant or parts thereof. Multiple PMPs can be isolated from the plant by a process involving steps.

本明細書に提供されるPMPは、多様な植物から生成した植物EV又はその断片、部分若しくは抽出物を含み得る。PMPは、任意の属の植物(維管束若しくは非維管束)から生成することができ、こうした植物として、限定されないが、被子植物(単子葉及び双子葉植物)、裸子植物、シダ、イワヒバ(selaginella)、トクサ、裸茎植物(psilophytes)、ヒカゲノカズラ(lycophyte)、藻類(例えば、単細胞若しくは多細胞、例えばアーケプラスチダ(archaeplastida))又はコケ類が挙げられる。特定の例では、PMPは、維管束植物、例えば単子葉若しくは双子葉又は裸子植物を使用して生成することができる。例えば、PMPは、アルファルファ、リンゴ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)、バナナ、オオムギ、カノーラ、トウゴマ、チコリー、キク、クローバー、カカオ、コーヒー、綿、綿実、トウモロコシ、クランベ、クランベリー、キュウリ、デンドロビウム、ヤマイモ、ユーカリ属、ウシノケグサ、亜麻、グラジオラス、ユリ科、亜麻仁、キビ、マスクメロン、カラシ、オーツムギ、アブラヤシ、アブラナ、パパイヤ、ピーナッツ、パイナップル、観賞植物、インゲンマメ、ジャガイモ、ナタネ、コメ、ライムギ、ライグラス、ベニバナ、ゴマ、モロコシ、ダイズ、テンサイ、サトウキビ、ヒマワリ、イチゴ、タバコ、トマト、芝草、コムギ又はレタス、セロリ、ブロッコリー、カリフラワー、ウリ科植物などの野菜作物;リンゴ、ナシ、モモ、オレンジ、グレープフルーツ、レモン、ライム、アーモンド、ペカン、クルミ、ヘーゼルなどの果実及び堅果樹;ブドウ、キウイ、ホップなどのブドウ;ラズベリー、ブラックベリー、セイヨウスグリなどの果実低木及びキイチゴ;セイヨウトネリコ、マツ、モミ、カエデ、オーク、クルミ、ポプラなどの森林樹;アルファルファ、カノーラ、トウゴマ、トウモロコシ、綿、クランベ、亜麻、亜麻仁、カラシ、アブラヤシ、アブラナ、ピーナッツ、ジャガイモ、コメ、ベニバナ、ゴマ、ダイズ、テンサイ、ヒマワリ、タバコ又はコムギを使用して生成することができる。 The PMPs provided herein may include plant EVs or fragments, portions or extracts thereof produced from a variety of plants. PMPs can be produced from plants of any genus (tubal or non-tubal bundles) and include, but are not limited to, subplants (single and dicotyledonous plants), pterophyta, pterophyta, selaginella. ), Selaginella, pterophytes, lycophyte, algae (eg, single-cell or multi-cell, such as archaeplastida) or moss. In certain examples, PMP can be produced using vascular plants such as monocotyledons or dicotyledons or gymnosperms. For example, PMPs include alfalfa, apples, rapeseed, bananas, corns, canolas, sesame seeds, chicory, kiku, clover, cacao, coffee, cotton, cottonseed, corn, cranbe, cranberries, cucumbers, dendrobium, yamaimo, eucalyptus. Genus, bovine rape, flax, gradiolas, lily family, flaxseed, millet, mask melon, rapeseed, oatsumugi, oilseed rape, oilseed rape, papaya, peanuts, pineapple, ornamental plants, green beans, potatoes, rapeseed, rice, limewood, ryegrass, rapeseed, sesame , Morokoshi, soybean, tensai, sugar cane, sunflower, strawberry, tobacco, tomato, turfgrass, wheat or lettuce, celery, broccoli, potash flower, vegetable crops such as rapeseed; apple, pear, peach, orange, grapefruit, lemon, lime , Almonds, pecans, walnuts, hazel and other fruits and fruit trees; grapes, kiwi, hops and other fruits; raspberries, blackberries, oilseed rape and other fruit shrubs and strawberry; , Poplar and other forest trees; alfalfa, canola, corn, corn, cotton, crumb, flax, flaxseed, mustard, rapeseed, rape, peanut, potato, rice, benibana, sesame, soybean, tensai, sunflower, tobacco or wheat Can be generated.

PMPは、全植物(例えば、全ロゼット若しくは苗)又は代替的に1つ若しくは複数の植物部分(例えば、葉、種子、根、果実、野菜、花粉、師管液若しくは木部樹液)を使用して生成することができる。例えば、PMPは、新芽植物器官/構造(例えば、葉、茎若しくは塊茎)、根、花及び花器/構造(例えば、花粉、包葉、萼片、花弁、雄蕊、心皮、葯若しくは胚珠)、種子(胚、胚乳若しくは種皮を含む)、果実(成熟した子房)、樹液(例えば、師部若しくは木部樹液)、植物組織(例えば、維管束組織、基本組織、腫瘍組織など)並びに細胞(例えば、単細胞、プロトプラスト、胚、カルス組織、孔辺細胞、卵細胞など)又はこれらの子孫を使用して生成することができる。例えば、単離ステップは、(a)植物又はその一部を用意することを含み得、ここで、植物部分は、シロイヌナズナ(Arabidopsis)の葉である。植物は、任意の発育段階のものであり得る。例えば、PMPは、苗、例えば1週、2週、3週、4週、5週、6週、7週又は8週齢の苗(例えば、シロイヌナズナ(Arabidopsis)の苗)を使用して生成することができる。他の例示的PMPは、根(例えば、根生姜)、果汁(例えば、グレープフルーツ果汁)、野菜(例えば、ブロッコリー)、花粉(例えば、オリーブ花粉)、師部液(例えば、シロイヌナズナ(Arabidopsis)の師部液)又は木部樹液(例えば、トマト植物木部樹液)を使用して生成されたPMPを含み得る。 PMP uses whole plants (eg whole rosettes or seedlings) or alternative plant parts (eg leaves, seeds, roots, fruits, vegetables, pollen, phloem sap or xylem sap). Can be generated. For example, PMPs are sprout plant organs / structures (eg, leaves, stems or ovules), roots, flowers and flower vessels / structures (eg, pollen, follicles, stalks, petals, phloems, carpels, anthers or ovules), seeds. (Including embryos, endosperm or seed coat), fruits (mature ovules), sap (eg, phloem or wood sap), plant tissues (eg, ductal bundle tissue, basic tissue, tumor tissue, etc.) and cells (eg, tubule tissue) , Single cell, protoplast, embryo, callus tissue, phloem cell, egg cell, etc.) or their progeny. For example, the isolation step may include (a) preparing a plant or a portion thereof, where the plant portion is a leaf of Arabidopsis. The plant can be of any stage of development. For example, PMP is produced using seedlings such as 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 4 weeks, 5 weeks, 6 weeks, 7 weeks or 8 weeks old seedlings (eg Arabidopsis seedlings). be able to. Other exemplary PMPs are roots (eg, root ginger), fruit juice (eg, grapefruit juice), vegetables (eg, broccoli), pollen (eg, olive pollen), phloem fluid (eg, Arabidopsis) masters. It may contain PMP produced using phloem) or xylem sap (eg, tomato plant xylem sap).

PMPは、様々な方法により、植物又はその部分を使用して生成することができる。植物のEV含有アポプラスト画分又はそうでなければ分泌されたEVを含むPMPを含有する細胞外画分(例えば、細胞培地)の放出を可能にするいずれの方法も本方法において好適である。EVは、破壊的(例えば、植物若しくは任意の植物部分の粉砕若しくはブレンド)又は非破壊的(植物若しくは任意の植物部分の洗浄若しくは真空浸潤法)方法のいずれかによって植物若しくは植物部分から分離することができる。例えば、植物又はその部分を真空浸潤、粉砕、ブレンド又はこれらの組合せに付して、植物又は植物部分からEVを単離し、これによりPMPを生成することができる。例えば、単離するステップは、(b)初期サンプル(例えば、植物、植物部分又は植物若しくは植物部分に由来するサンプル)から粗PMP画分を単離するステップであって、粗PMP画分は、初期サンプルにおけるレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップを含み得;単離するステップは、植物(例えば、小胞単離バッファーと一緒に)を真空浸潤して、アポプラスト画分を放出させ、収集することを含む。代わりに、単離するステップは、植物を粉砕又はブレンドして、EVを放出させ、これによりPMPを生成することを含むことができる。 PMP can be produced using a plant or parts thereof by various methods. Any method that allows the release of an EV-containing apoplast fraction of a plant or an extracellular fraction containing a PMP containing otherwise secreted EV (eg, cell culture medium) is suitable in this method. EV is separated from the plant or plant part by either destructive (eg, grinding or blending of the plant or any plant part) or non-destructive (cleaning or vacuum infiltration of the plant or any plant part) method. Can be done. For example, a plant or portion thereof can be subjected to vacuum infiltration, grinding, blending or a combination thereof to isolate the EV from the plant or plant portion, thereby producing PMP. For example, the step of isolation is (b) the step of isolating the crude PMP fraction from an initial sample (eg, a plant, plant portion or sample derived from a plant or plant portion), wherein the crude PMP fraction is: It may comprise a step with at least one contaminant or unwanted component from the plant or portion thereof, at a reduced level relative to the level in the initial sample; the step of isolation may include plant (eg, vesicle isolation). Includes vacuum infiltration (with a buffer) to release and collect the apoplast fraction. Alternatively, the isolation step can include grinding or blending the plant to release EV, thereby producing PMP.

植物EVを単離し、それによりPMPを産生させると、PMPは、分離又は粗PMP画分(例えば、アポプラスト画分)内に収集することができる。例えば、分離するステップは、植物壊死組織、植物細胞又は植物細胞オルガネラ(例えば、核若しくは葉緑体)を含む大きい混入物から植物PMP含有画分を分離するために遠心分離(例えば、分画遠心分離若しくは超遠心分離)及び/又は濾過を使用して複数のPMPを粗PMP画分に分離するステップを含み得る。従って、粗PMP画分は、起源植物又は植物部分由来の初期サンプルと比較して、植物壊死組織又は植物細胞を含む大きい混入物の数が低減するであろう。使用した方法に依存して、粗PMP画分は、起源植物又は植物部分由来の初期サンプルと比較して、低減したレベルの植物細胞オルガネラ(例えば、核、ミトコンドリア若しくは葉緑体)を追加して含み得る。 Once the plant EV is isolated and thereby produced PMP, the PMP can be collected in a separated or crude PMP fraction (eg, apoplast fraction). For example, the separation step is centrifugation (eg, fractional centrifugation) to separate plant PMP-containing fractions from large contaminants containing plant necrotic tissue, plant cells or plant cell organellas (eg, nuclei or chloroplasts). Separation or ultracentrifugation) and / or may include the step of separating multiple PMPs into crude PMP fractions using filtration. Therefore, the crude PMP fraction will reduce the number of large contaminants, including plant necrotic tissue or plant cells, compared to early samples from the plant of origin or plant part. Depending on the method used, the crude PMP fraction adds reduced levels of plant cell organelles (eg, nuclei, mitochondria or chloroplasts) compared to early samples from the plant of origin or plant part. Can include.

一部の例では、単離ステップは、植物細胞又は植物組織残屑から植物EV含有画分を分離するための遠心分離(例えば、分画遠心分離若しくは超遠心分離)及び/又は濾過を用いて、複数のPMPを粗PMP画分に分離することを含み得る。従って、粗PMP画分は、起源植物又は植物部分からの初期サンプルと比較して、植物細胞又は植物組織残屑の数が減少することになる。 In some examples, the isolation step uses centrifugation (eg, fractional centrifugation or ultracentrifugation) and / or filtration to separate plant EV-containing fractions from plant cells or plant tissue debris. , May include separating multiple PMPs into coarse PMP fractions. Therefore, the crude PMP fraction will reduce the number of plant cell or plant tissue debris compared to the initial sample from the plant of origin or plant portion.

複数の純粋なPMPを生成するために、追加の精製方法により粗PMP画分をさらに精製することもできる。例えば、超遠心分離により、例えば密度勾配(イオジキサノール若しくはショ糖)の使用及び/又は凝集要素を除去するための他の手法(例えば、沈殿若しくはサイズ排除クロマトグラフィー)の使用により、粗PMP画分を他の植物要素から分離することができる。得られた純粋なPMPは、より早期の分離ステップ中に生成された1つ若しくは複数の画分又は所定の閾値レベル、例えば商業的公開仕様に対して低減されたレベルの、起源植物からの混入物又は不要な成分(例えば、1つ又は複数の非PMP成分、例えばタンパク質凝集体、核酸凝集体、タンパク質−核酸凝集体、遊離リポタンパク質、脂質−タンパク質構造)、核、細胞壁成分、細胞オルガネラ又はこれらの組合せ)を有し得る。例えば、純粋なPMPは、初期サンプルのレベルに対して低減されたレベル(例えば、約5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%若しくは100%超;又は約2×、4×、5×、10×、20×、25×、50×、75×、100×若しくは100×超)の植物オルガネラ又は細胞壁成分を有し得る。一部の例では、純粋なPMPは、タンパク質凝集体、核酸凝集体、タンパク質−核酸凝集体、遊離リポタンパク質、脂質−タンパク質構造)、核、細胞壁成分、細胞オルガネラ又はこれらの組合せなどの1つ若しくは複数の非PMP成分を実質的に含有しない(例えば、それらの検出不能レベルを有する)。放出及び分離ステップのさらに別の例を実施例1に見出すことができる。PMPは、例えば、1×10、5×10、1×1010、5×1010、5×1010、1×1011、2×1011、3×1011、4×1011、5×1011、6×1011、7×1011、8×1011、9×1011、1×1012、2×1012、3×1012、4×1012、5×1012、6×1012、7×1012、8×1012、9×1012、1×1013又は1×1013PMPs/mL超の濃度であり得る。 The crude PMP fraction can also be further purified by additional purification methods to produce multiple pure PMPs. For example, by ultracentrifugation, for example, by using a density gradient (iodixanol or sucrose) and / or by using other techniques for removing aggregate elements (eg, precipitation or size exclusion chromatography), the crude PMP fraction. Can be separated from other plant elements. The resulting pure PMP is contaminated with one or more fractions or predetermined threshold levels produced during the earlier separation steps, eg, reduced levels for commercial publication specifications, from the plant of origin. A substance or unwanted component (eg, one or more non-PMP components such as protein aggregates, nucleic acid aggregates, protein-nucleic acid aggregates, free lipoproteins, lipid-protein structures), nuclei, cell wall components, cell organellas or These combinations) may be possessed. For example, pure PMP is reduced levels relative to the levels of the initial sample (eg, about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80). %, 90%, 100% or more than 100%; or about 2x, 4x, 5x, 10x, 20x, 25x, 50x, 75x, 100x or more than 100x) plant organelles or cell walls. May have ingredients. In some examples, pure PMP is one such as protein aggregates, nucleic acid aggregates, protein-nucleic acid aggregates, free lipoproteins, lipid-protein structures), nuclei, cell wall components, cell organellas or combinations thereof. Alternatively, it is substantially free of multiple non-PMP components (eg, having undetectable levels thereof). Yet another example of the release and separation steps can be found in Example 1. PMP is, for example, 1 × 10 9 , 5 × 10 9 , 1 × 10 10 , 5 × 10 10 , 5 × 10 10 , 1 × 10 11 , 2 × 10 11 , 3 × 10 11 , 4 × 10 11 . 5x10 11 , 6x10 11 , 7x10 11 , 8x10 11 , 9x10 11 , 1x10 12 , 2x10 12 , 3x10 12 , 4x10 12 , 5x10 12 , 6 × 10 12, 7 × 10 12, 8 × 10 12, 9 × 10 12, 1 × 10 13 or 1 × 10 13 can be a concentration of PMPs / mL greater.

例えば、PMPから、タンパク質凝集体を除去することができる。例えば、PMPを様々なpH(例えば、pHプローブを用いて測定されるように)に付して、溶液中にタンパク質凝集体を沈殿させることができる。pHは、例えば、水酸化ナトリウム又は塩酸の添加により、例えばpH3、pH5、pH7、pH9又はpH11に調節することができる。溶液が指定pHに達したら、これを濾過して微粒子を除去することができる。代わりに、PMPを、Polymin−P又はPraestol 2640などの荷電ポリマーの添加により、凝集させることもできる。手短には、Polymin−P又はPraestol 2640を溶液に添加し、インペラで混合する。次に、溶液を濾過して微粒子を除去する。代わりに、塩濃度を増加させることにより凝集体を可溶化することもできる。例えば、PMPにNaClを、それが例えば1mol/Lになるまで添加することができる。次に、溶液を濾過して、PMPを単離する。代わりに、昇温によって凝集体を可溶化することもできる。例えば、PMPを混合しながら、溶液が例えば約50℃の均一温度に達するまで5分間加熱することができる。次に、PMP混合物を濾過して、PMPを単離することができる。代わりに、標準的手順に従うサイズ排除クロマトグラフィーにより、PMP溶液から可溶性混入物を分離することができ、この場合、最初の画分中にPMPを溶出させる一方、タンパク質及びリボ核タンパク質並びに一部のリポタンパク質をのちに溶出させる。タンパク質凝集体除去の効率は、BCA/Bradfordタンパク質定量を用いて、タンパク質凝集体の除去前後のタンパク質濃度を測定及び比較することにより決定することができる。 For example, protein aggregates can be removed from PMP. For example, PMP can be applied to various pH (eg, as measured with a pH probe) to precipitate protein aggregates in solution. The pH can be adjusted to, for example, pH 3, pH 5, pH 7, pH 9 or pH 11 by adding sodium hydroxide or hydrochloric acid, for example. Once the solution reaches the specified pH, it can be filtered to remove fine particles. Alternatively, PMP can be aggregated by the addition of a charged polymer such as Polymin-P or Prestol 2640. Briefly, Polymin-P or Praestol 2640 is added to the solution and mixed with an impeller. The solution is then filtered to remove the particulates. Alternatively, the aggregates can be solubilized by increasing the salt concentration. For example, NaCl can be added to PMP until it is, for example, 1 mol / L. The solution is then filtered to isolate the PMP. Alternatively, the aggregate can be solubilized by heating. For example, while mixing PMP, the solution can be heated for 5 minutes until it reaches a uniform temperature of, for example, about 50 ° C. The PMP mixture can then be filtered to isolate the PMP. Alternatively, size exclusion chromatography according to standard procedures can separate soluble contaminants from the PMP solution, in which case the PMP is eluted during the first fraction, while the protein and ribonucleoprotein as well as some The lipoprotein is later eluted. The efficiency of protein aggregate removal can be determined by measuring and comparing protein concentrations before and after removal of protein aggregates using BCA / Bladeford protein quantification.

生成方法の任意のステップでPMPを特性決定又は同定するために、本明細書に記載される生成方法のいずれにも、当技術分野で公知のいかなる定量的又は定性的方法も追加し得る。PMPは、PMP収率、PMP濃度、PMP純度、PMP組成又はPMPサイズを推定するための多様な分析方法によって特性決定され得る。PMPは、PMPの視覚化、定量又は定性的特性決定(例えば、組成物の同定)を可能にする、当技術分野で公知のいくつかの方法、例えば顕微鏡検査(例えば、透過電子顕微鏡)、動的光散乱法、ナノ粒子追跡、分光法(例えば、フーリエ変換赤外分光法)若しくは質量分析法(タンパク質及び脂質分析)により評価することができる。特定の例では、方法(例えば、質量分析法)を用いて、PMPに存在する植物EVマーカ、例えば付録に開示されるマーカを同定することができる。PMP画分の分析及び特性決定を補助するために、PMPをさらに標識又は染色することができる。例えば、3,3’−ジヘキシルオキサカルボシアニンヨージド(DIOC)、蛍光親油性色素、PKH67(Sigma Aldrich);Alexa Fluo(登録商標)488(Thermo Fisher Scientific)又はDyLight(商標)800(Thermo Fisher)で、PMPを染色することができる。高度な形態のナノ粒子追跡の非存在下でも、この比較的単純な手法は、総膜含量を定量することから、PMPの濃度を間接的に測定するために使用することができる(Rutter and Innes,Plant Physiol.173(1):728−741,2017;Rutter et al,Bio.Protoc.7(17):e2533,2017)。より正確な測定のため、またPMPの粒度分布を評価するためには、ナノ粒子追跡を使用することができる。 Any quantitative or qualitative method known in the art may be added to any of the production methods described herein to characterize or identify PMP at any step of the production method. PMP can be characterized by a variety of analytical methods for estimating PMP yield, PMP concentration, PMP purity, PMP composition or PMP size. PMPs are several methods known in the art that allow visualization, quantification or qualitative characterization of PMPs (eg, composition identification), such as microscopy (eg, transmission electron microscopy), dynamics. It can be evaluated by dynamic light scattering, nanoparticle tracing, spectroscopy (eg, Fourier transform infrared spectroscopy) or mass spectrometry (protein and lipid analysis). In certain examples, methods (eg, mass spectrometry) can be used to identify plant EV markers present in PMP, such as those disclosed in the appendix. The PMP can be further labeled or stained to aid in the analysis and characterization of the PMP fraction. For example, 3,3'-dihexyloxacarbocyanine iodine (DIOC 6 ), fluorescent lipophilic dye, PKH67 (Sigma Aldrich); Alexa Fluo® 488 (Thermo Fisher Scientific) or DyLight ™ 800 (Ther). ), The PMP can be stained. Even in the absence of highly morphological nanoparticle tracking, this relatively simple technique can be used to indirectly measure the concentration of PMP by quantifying the total membrane content (Rutter and Innes). , Plant Physiol. 173 (1): 728-741, 2017; Rutter et al, Bio. Protocol. 7 (17): e2533, 2017). Nanoparticle tracking can be used for more accurate measurements and for assessing the particle size distribution of PMP.

生成工程中、任意選択的に、PMPが対照又は初期サンプル中のEVレベルに対して高い濃度(例えば、約5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%若しくは100%超;又は約2倍、4倍、5倍、10倍、20倍、25倍、50倍、75倍、100倍若しくは100倍超)であるように、PMPを調製することができる。PMPは、植物改変組成物の約0.1%〜約100%、例えば約0.01%〜約100%、約1%〜約99.9%、約0.1%〜約10%、約1%〜約25%、約10%〜約50%又は約50%〜約99%のいずれか1つを占め得る。一部の例では、組成物は、例えば、wt/vol、パーセントPMPタンパク質組成物及び/又はパーセント脂質組成物により測定して(例えば、蛍光標識脂質の測定により);例えば、実施例3を参照されたい)、少なくとも0.1%、0.5%、1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又はそれを超えるPMPのいずれかを含む。一部の例では、濃縮された市販の製品のような濃縮薬剤を使用し、例えば、最終ユーザは、市販の製品を希釈し得、これは、実質的に低い濃度の有効成分を有する。一部の実施形態では、組成物は、植物改変濃縮製剤、例えば高濃度少量製剤として製剤化する。 During the production process, optionally, PMP is at high concentrations relative to EV levels in the control or initial sample (eg, about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60). %, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%; or about 2 times, 4 times, 5 times, 10 times, 20 times, 25 times, 50 times, 75 times, 100 times or more than 100 times. ), PMP can be prepared. PMP is about 0.1% to about 100% of the plant modification composition, for example about 0.01% to about 100%, about 1% to about 99.9%, about 0.1% to about 10%, about. It can occupy any one of 1% to about 25%, about 10% to about 50%, or about 50% to about 99%. In some examples, the composition is measured, for example, by wt / vol, percent PMP protein composition and / or percent lipid composition (eg, by measurement of fluorescently labeled lipids); see, eg, Example 3. ), At least 0.1%, 0.5%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% Includes either or more PMPs. In some examples, concentrated agents such as concentrated commercial products are used, for example, the end user may dilute the commercial product, which has a substantially lower concentration of active ingredient. In some embodiments, the composition is formulated as a plant-modified concentrated formulation, eg, a high concentration, low volume formulation.

実施例1に説明されるように、多様な植物又はその部分(例えば、葉アポプラスト、種子アポプラスト、根、果実、野菜、花粉、師管液若しくは木部樹液)を使用してPMPを生成することができる。例えば、PMPは、植物のアポプラスト画分、例えば葉のアポプラスト(例えば、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)葉のアポプラスト)又は種子のアポプラスト(例えば、ヒマワリ種子のアポプラスト)から単離することができる。他の例示的なPMPは、根(例えば、根生姜)、果汁(例えば、グレープフルーツ果汁)、野菜(例えば、ブロッコリー)、花粉(例えば、オリーブ花粉)、師管液(例えば、シロイヌナズナ(Arabidopsis)師管液)、木部樹液(例えば、トマト植物木部樹液)又は細胞培養上清(例えば、BY2タバコ細胞培養上清)を使用して生成される。この実施例は、これらの種々の植物供給源からPMPの生成をさらに示す。 Producing PMP using a variety of plants or parts thereof (eg, leaf apoplasts, seed apoplasts, roots, fruits, vegetables, pollen, phloem sap or xylem sap) as described in Example 1. Can be done. For example, PMPs can be isolated from plant apoplast fractions, such as leaf apoplasts (eg, Arabidopsis thaliana leaf apoplasts) or seed apoplasts (eg, sunflower seed apoplasts). Other exemplary PMPs include roots (eg, root ginger), fruit juice (eg, grapefruit juice), vegetables (eg, broccoli), pollen (eg, olive pollen), phloem fluid (eg, Arabidopsis). (Tube), xylem sap (eg, tomato plant xylem sap) or cell culture supernatant (eg, BY2 tobacco cell culture supernatant). This example further illustrates the production of PMP from these various plant sources.

実施例2に説明されるように、様々な方法により、例えば超遠心分離及び/又は凝集混入物を除去する方法、例えば沈殿若しくはサイズ排除クロマトグラフィーと一緒に密度勾配(イオジキサノール若しくはショ糖)を使用することにより、PMPを精製することができる。例えば、実施例2では、実施例1で概説される分離ステップによって得られたPMPの精製を説明する。さらに、PMPは、実施例3に説明される方法に従って特性決定することができる。 As described in Example 2, a density gradient (iodixanol or sucrose) is used by various methods, eg, ultracentrifugation and / or methods for removing aggregate contaminants, eg precipitation or size exclusion chromatography. By doing so, PMP can be purified. For example, Example 2 describes the purification of PMP obtained by the separation step outlined in Example 1. In addition, PMP can be characterized according to the method described in Example 3.

一部の例では、本組成物及び方法のPMPは、植物又は植物部分から生成することができ、PMPにさらなる修飾を加えることなく、これを使用することができる。他の例では、本明細書にさらに概説するように、使用前にPMPを修飾することができる。 In some examples, the PMP of the composition and method can be produced from a plant or plant portion and can be used without further modification to the PMP. In another example, the PMP can be modified prior to use, as further outlined herein.

B.植物EVマーカ
本組成物及び方法のPMPは、植物EV(及び/又はその断片、部分若しくは抽出物を含む)を使用して生成されるものとしてPMPを同定する多様なマーカを有し得る。本明細書で使用される場合、用語「植物EVマーカ」は、天然に植物に付随し、植物タンパク質、植物核酸、植物小分子、植物脂質又はそれらの組合せなど、インプランタで植物EV中若しくは上に組み込まれる要素を指す。植物EVマーカの例は、例えば、Rutter and Innes,Plant Physiol.173(1):728−741,2017;Raimondo et al.,Oncotarget.6(23):19514,2015;Ju et al.,Mol.Therapy.21(7):1345−1357,2013;Wang et Al.,Molecular Therapy.22(3):522−534,2014;及びRegente et Al,J of Exp.Biol.68(20):5485−5496,2017に見出すことができ;これらの各々は、参照により本明細書に組み込まれる。植物EVマーカのさらに別の例は付録に列挙されており、これらについては、本明細書においてさらに概説する。
B. Plant EV Markers The PMPs of the compositions and methods may have a variety of markers that identify PMPs as produced using plant EVs (and / or fragments, portions or extracts thereof). As used herein, the term "plant EV marker" naturally accompanies a plant and includes plant proteins, plant nucleic acids, plant small molecules, plant lipids or combinations thereof, in or on plant EV in planters. Refers to the elements that are incorporated into. Examples of plant EV markers include, for example, Rutter and Innes, Plant Physiol. 173 (1): 728-741, 2017; Raimondo et al. , Oncotarget. 6 (23): 1951, 2015; Ju et al. , Mol. Therapy. 21 (7): 1345-1357, 2013; Wang et Al. , Molecular Therapy. 22 (3): 522-534, 2014; and Regent et Al, Job Exp. Biol. 68 (20): 5485-5494, 2017; each of these is incorporated herein by reference. Still other examples of plant EV markers are listed in the Appendix, which are further outlined herein.

一部の例では、植物EVマーカは、植物脂質を含み得る。PMPに見られ得る植物脂質マーカの例としては、フィトステロール、カンペステロール、β−シトステロール、シグマステロール、アベナステロール、グリコシルイノシトールホスホリルセラミド(GIPC)、糖脂質(例えば、モノガラクトシルジアシルグリセロール(MGDG)若しくはジガラクトシルジアシルグリセロール(DGDG)又はそれらの組合せが挙げられる。例えば、PMPは、GIPCを含み得、これは、植物の主要スフィンゴ脂質クラスの代表であり、植物において最も豊富な膜脂質の1つである。他の植物EVマーカは、非生物的又は生物的ストレッサー(例えば、細菌若しくは真菌感染)に応答して植物中に蓄積する脂質、例えばホスファチジン酸(PA)又はホスファチジルイノシトール−4−リン酸(PI4P)を挙げることができる。 In some examples, plant EV markers may contain plant lipids. Examples of plant lipid markers that can be found in PMP are phytosterols, campesterols, β-sitosterols, sigmasterols, avenasterols, glycosylinositol phosphorylceramides (GIPCs), glycolipids (eg, monogalactosyldiacylglycerols (MGDGs) or diglycersides). Galactosyldiacylglycerols (DGDGs) or combinations thereof can be mentioned, for example, PMPs can include GIPC, which is representative of the major sphingolipid classes of plants and is one of the most abundant membrane lipids in plants. Other plant EV markers are lipids that accumulate in plants in response to abiotic or biological stressers (eg, bacterial or fungal infections), such as phosphatidic acid (PA) or phosphatidylinositol-4-phosphate (PI4P). ) Can be mentioned.

代わりに、植物EVマーカは、植物タンパク質を含み得る。一部の例では、タンパク質植物EVマーカは、植物により天然に産生される抗微生物タンパク質であり得、そうしたものとして、非生物的又は生物的ストレッサー(例えば、細菌若しくは真菌感染)に応答して植物が分泌する防御タンパク質がある。植物病原体防御タンパク質としては、可溶性N−エチルマレイミド感受性因子結合タンパク質受容体タンパク質(SNARE)タンパク質(例えば、Syntaxin−121(SYP121;GenBankアクセッション番号:NP_187788.1若しくはNP_974288.1)、Penetration1(PEN1;GenBankアクセッション番号:NP_567462.1))又はABC輸送体Penetration3(PEN3;GenBankアクセッション番号:NP_191283.2)がある。植物EVマーカの他の例としては、植物中のRNAの長距離輸送を促進するタンパク質があり、こうしたものとして、師部タンパク質(例えば、師部タンパク質2−A1(PP2−A1)、GenBankアクセッション番号:NP_193719.1)、カルシウム依存性脂質結合タンパク質又はレクチン(例えば、ジャカリン(Jacalin)関連レクチン、例えばヒマワリ(Helianthus annuus)ジャカリン(Helja;GenBank:AHZ86978.1)が挙げられる。例えば、RNA結合タンパク質は、グリシンリッチRNA結合タンパク質−7(GRP7;GenBankアクセッション番号:NP_179760.1)であり得る。加えて、プラスモデスマータ機能を調節するタンパク質が、一部の例で、植物EV中に見られ得るが、こうしたものとして、Synap−Totgamin A A(GenBankアクセッション番号:NP_565495.1)がある。一部の例では、植物EVマーカは、ホスホリパーゼC又はホスホリパーゼDなど、脂質機序に関与するタンパク質を含み得る。一部の例では、植物タンパク質EVマーカは、植物の細胞トラフィッキングタンパク質である。植物EVマーカがタンパク質である特定の例では、タンパク質マーカは、分泌タンパク質と典型的に結合するシグナルペプチドが欠失している場合がある。非古典的分泌タンパク質は、(i)リーダ配列の欠失、(ii)ER又はゴルジ装置に特異的な翻訳後修飾(PTM)の非存在、及び/又は(iii)古典的ER/ゴルジ依存性分泌経路を遮断するブレフェルディンAによる影響を受けない分泌のような、いくつかの共通の特徴を有すると思われる。当業者は、一般に自由に利用可能な様々な手段(例えば、SecretomeP Database;SUBA3(SUBcellular localizati database for Arabidopsis proteins))を使用して、シグナル配列又はその欠失についてタンパク質を評価することができる。 Alternatively, the plant EV marker may include a plant protein. In some examples, protein plant EV markers can be anti-microbial proteins naturally produced by plants, such as plants in response to abiotic or biological stressors (eg, bacterial or fungal infections). There is a protective protein secreted by. Plant pathogen defense proteins include soluble N-ethylmaleimide susceptibility factor binding protein receptor protein (SNARE) proteins (eg, Syntaxin-121 (SYS121; GenBank accession number: NP_187788.1 or NP_974288.1), Penetration1 (PEN1;). There is a GenBank accession number: NP_567462.1.)) Or an ABC transporter Protein3 (PEN3; GenBank accession number: NP_191283.2). Another example of a plant EV marker is a protein that promotes long-distance transport of RNA in a plant, such as a master protein (eg, master protein 2-A1 (PP2-A1), GenBank accession). Number: NP_193719.1), calcium-dependent lipid-binding protein or lectin (eg, Jacalin-related lectin, eg, Helianthus annuus) Jakarin (Helja; GenBank: AHZ86978.1), for example, RNA-binding protein. Can be a glycine-rich RNA-binding protein-7 (GRP7; GenBank accession number: NP_179760.1). In addition, proteins that regulate plasma phosphatase function are found in plant EV in some examples. However, such are Synap-Totgamin A A (GenBank accession number: NP_565495.1). In some examples, the plant EV marker is involved in the lipid mechanism, such as phosphorlipase C or phosphorlipase D. May include a protein. In some examples, the plant protein EV marker is a plant cell trafficking protein. In certain cases where the plant EV marker is a protein, the protein marker is a signal that typically binds to a secreted protein. Peptides may be deleted. Non-classical secreted proteins are (i) deletion of leader sequence, (ii) absence of ER or Gorgian-specific post-translational modification (PTM), and /. Or (iii) appearing to have some common features, such as unaffected secretion by Brefeldin A, which blocks the classical ER / Gordi-dependent secretory pathway. Those skilled in the art are generally free to use. Proteins can be evaluated for signal sequences or deletions thereof using a variety of possible means (eg, SecretomeP Plantase; SUBA3 (SUBcellular localizati database for Arabidopsis proteinins)).

植物EVマーカがタンパク質である例では、タンパク質は、植物EVマーカ、例えば付録に列挙される植物EVマーカのいずれかと、少なくとも35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%又は100%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し得る。例えば、タンパク質は、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)由来のPEN1(GenBankアクセッション番号:NP_567462.1)と、少なくとも35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%又は100%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有し得る。 In the example where the plant EV marker is a protein, the protein is at least 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65 with any of the plant EV markers, eg, the plant EV markers listed in the Appendix. It may have an amino acid sequence having a%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% or 100% sequence identity. For example, the proteins are PEN1 (GenBank accession number: NP_567462.1.) Derived from Arabidopsis thaliana and at least 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, It may have an amino acid sequence with 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% or 100% sequence identity.

一部の例では、植物EVマーカは、植物によりコードされる核酸、例えば植物RNA、植物DNA又は植物PNAを含む。例えば、PMPは、植物によりコードされるdsRNA、mRNA、ウイルスRNA、マイクロRNA(miRNA)又は低分子干渉RNA(siRNA)を含み得る。一部の例では、核酸は、本明細書で論じるように、植物においてRNAの長距離輸送を促進するタンパク質に関連するものであり得る。一部の例では、核酸植物EVマーカは、宿主誘導遺伝子サイレンシング(HIGS)に関与するものであり得、これは、植物が、植物有害生物(例えば、真菌などの病原体)の外来転写物を抑制するプロセスである。例えば、核酸は、細菌又は真菌遺伝子を抑制するものであり得る。一部の例では、核酸は、真菌病原体(例えば、バーティシリウム・ダリエ(Verticillium dahliae))中の遺伝子をターゲティングする、miR159又はmiR166などのマイクロRNAであり得る。一部の例では、タンパク質は、植物防御化合物の運搬に関与するもの、例えばグルコシノレート(GSL)輸送及び代謝に関与するタンパク質であり得、こうしたものとして、グルコシノレートトランスポータ−1−1(GTR1;GenBankアクセッション番号:NP_566896.2)、グルコシノレートトランスポータ−2(GTR2;NP_201074.1)又はエピチオ特異的修飾因子1(ESM1;NP_188037.1)が挙げられる。 In some examples, the plant EV marker comprises a nucleic acid encoded by the plant, such as plant RNA, plant DNA or plant PNA. For example, PMP can include dsRNA, mRNA, viral RNA, microRNA (miRNA) or small interfering RNA (siRNA) encoded by the plant. In some examples, nucleic acids can be related to proteins that promote long-distance transport of RNA in plants, as discussed herein. In some examples, nucleic acid plant EV markers may be involved in host-induced gene silencing (HIGS), which allows plants to carry foreign transcripts of plant pests (eg, pathogens such as fungi). It is a process of suppression. For example, nucleic acids can be those that suppress bacterial or fungal genes. In some examples, the nucleic acid can be a microRNA such as miR159 or miR166 that targets a gene in a fungal pathogen (eg, Verticillium dahliae). In some examples, the protein can be one that is involved in the transport of plant defense compounds, eg, a protein that is involved in glucosinolate (GSL) transport and metabolism, such as the glucosinolate transporter-1-1. (GTR1; GenBank accession number: NP_566896.2), glucosinolate transporter-2 (GTR2; NP_20107.4.1) or epithiospecific modifier 1 (ESM1; NP_188037.1).

植物EVマーカが核酸である例では、核酸は、植物EVマーカ、例えば付録に列挙される植物EVマーカをコードするものなどと、少なくとも35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%又は100%の配列同一性を有するヌクレオチド配列を有し得る。例えば、核酸は、miR159又はmiR166と、少なくとも35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%又は100%の配列同一性を有するポリヌクレオチド配列を有し得る。 In the example where the plant EV marker is a nucleic acid, the nucleic acid is at least 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60 with a plant EV marker, such as one encoding a plant EV marker listed in the Appendix. %, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% or 100% can have a nucleotide sequence with sequence identity. For example, nucleic acids are at least 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, with miR159 or miR166. It may have a polynucleotide sequence with 98%, 99% or 100% sequence identity.

一部の例では、植物EVマーカは、植物により産生される化合物を含む。例えば、化合物は、非生物的又は生物的ストレッサーに応答して産生される防御化合物、例えば二次代謝物などであり得る。PMP中に見られ得るこうした二次代謝物の1つは、グルコシノレート(GSL)であり、これは、主にアブラナ科(Brassicaceae)植物に見られる窒素及びイオウ含有二次代謝物である。他の二次代謝物は、アレロケミカルを含み得る。 In some examples, the plant EV marker comprises a compound produced by the plant. For example, the compound can be a protective compound produced in response to an abiotic or biological stressor, such as a secondary metabolite. One such secondary metabolite that can be found in PMP is glucosinolate (GSL), which is a nitrogen and sulfur-containing secondary metabolite found primarily in Brassicaceae plants. Other secondary metabolites may include allelochemicals.

一部の例では、PMPは、典型的には植物によって産生されないが、一般に他の生物(例えば、動物EV、細菌EV若しくは真菌EVのマーカ)に関連する特定のマーカ(例えば、脂質、ポリペプチド若しくはポリヌクレオチド)の欠失に基づいて植物EVを使用して産生されるものとしても同定され得る。例えば、一部の例では、PMPは、動物EV、細菌EV若しくは真菌EVに典型的に見られる脂質を欠失している。一部の例では、PMPは、動物EVに典型的な脂質(例えば、スフィンゴミエリン)を欠失している。一部の例では、PMPは、細菌EV又は細菌膜に典型的な脂質(例えば、LPS)を含有しない。一部の例では、PMPは、真菌膜に典型的な脂質(例えば、エルゴステロール)を欠失している。 In some examples, PMPs are not typically produced by plants, but are generally associated with specific markers (eg, lipids, polypeptides) that are generally associated with other organisms (eg, markers of animal EV, bacterial EV or fungal EV). Alternatively, it can also be identified as being produced using a plant EV based on a deletion of the polynucleotide). For example, in some examples, PMP lacks the lipids typically found in animal EVs, bacterial EVs or fungal EVs. In some examples, PMP lacks lipids typical of animal EVs (eg, sphingomyelin). In some examples, PMP does not contain lipids typical of bacterial EVs or bacterial membranes (eg, LPS). In some examples, PMP lacks lipids typical of fungal membranes (eg, ergosterols).

小分子(例えば、質量分光法、質量分析法)、脂質(例えば、質量分光法、質量分析法)、タンパク質(例えば、質量分光法、イムノブロッティング)又は核酸(例えば、PCR分析)の同定を可能にする、当技術分野で公知の任意の手法を用いて、植物EVマーカを同定することができる。一部の例では、本明細書に記載のPMP組成物は、検出可能な量、例えば所定閾値量の本明細書に記載の植物EVマーカを含有する。 Capable of identifying small molecules (eg, mass spectrometry, mass spectrometry), lipids (eg, mass spectrometry, mass spectrometry), proteins (eg, mass spectrometry, immunoblotting) or nucleic acids (eg, PCR analysis) Any technique known in the art can be used to identify plant EV markers. In some examples, the PMP compositions described herein contain a detectable amount, eg, a predetermined threshold amount, of the plant EV markers described herein.

C.薬剤のローディング
PMPは、異種植物改変剤、例えば本明細書に記載するものなどの農薬用薬剤又は忌避剤を含有するように修飾することができる。PMPは、薬剤を標的植物に送達することを可能にする様々な手段で、例えば薬剤の封入、脂質二重層構造内への成分の組込み又はPMPの脂質二重層構造の表面と成分の結合(例えば、共役)により、こうした薬剤を担持させるか又はそれらと結合させることができる。
C. Drug Loading PMPs can be modified to contain heterologous plant modifiers, such as pesticide agents or repellents such as those described herein. PMP is a variety of means that allow delivery of a drug to a target plant, such as encapsulation of the drug, incorporation of the component into the lipid bilayer structure, or binding of the surface to the component of the lipid bilayer structure of the PMP (eg,). , Conjugation) allows these agents to be carried or coupled to them.

異種植物改変剤は、PMPと薬剤同士の結合を直接若しくは間接的に可能にする、当技術分野で公知の任意の方法により、PMP中若しくは上に組み込むか又はロードすることができる。異種植物改変剤は、インビボ法(例えば、インプランタ、例えば異種薬剤を含むトランスジェニック植物からのPMPの産生により)若しくはインビトロで(例えば、組織培養若しくは細胞培養で)又はインビボ及びインビトロ法の両方によってPMPに組み込むことができる。 Heterologous plant modifiers can be incorporated or loaded into or on the PMP by any method known in the art that allows direct or indirect binding of the PMP to the drug. Heterologous plant modifiers can be obtained by in vivo methods (eg, by production of PMP from implanters, eg, transgenic plants containing heterologous agents) or in vitro (eg, by tissue or cell culture) or by both in vivo and in vitro methods. It can be incorporated into PMP.

PMPに異種植物改変剤をインビボでロードする例では、PMPは、EV又はその断片若しくは部分或いはインプランタでロードされたEVを含有する抽出物を使用して産生され得る。インプランタ法は、EVへのロードのために異種植物改変剤を発現するように遺伝子修飾された植物における異種植物改変剤の発現を含む。一部の例では、異種植物改変剤は、植物に対して外性である。代わりに、異種植物改変剤は、植物中に天然に見られ得るが、非遺伝子修飾植物に見られるレベルより高いレベルで発現されるように操作され得る。 In an example of loading a heterologous plant modifier into a PMP in vivo, the PMP can be produced using an EV or a fragment or portion thereof or an extract containing the EV loaded with an implanter. The implanter method comprises the expression of a heterologous plant modifier in a plant genetically modified to express the heterologous plant modifier for loading into an EV. In some examples, the heterologous plant modifier is exogenous to the plant. Alternatively, heterologous plant modifiers can be found naturally in plants, but can be engineered to be expressed at levels higher than those found in non-genetically modified plants.

一部の例では、PMPは、インビトロでロードすることができる。限定されないが、物理的、化学的及び/又は生物学的方法(例えば、組織培養物又は細胞培養物において)を用いて、物質をPMP上若しくは中にロードすることができる(例えば、PMPにより封入することができる)。例えば、異種植物改変剤は、エレクトロポレーション、超音波処理、受動的拡散、攪拌、脂質抽出又は押出しの1つ又は複数によってPMP中に導入することができる。ロードされた薬剤の存在又はレベルを確認するために、様々な方法、例えばHPCL(例えば、小分子評価のため);イムノブロッティング(例えば、タンパク質評価のため);及び定量的PCR(例えば、ヌクレオチドの評価のため)を用いて、ロードしたPMPを評価することができる。しかし、当業者には、PMPへの目的の物質のローディングは、上に例示した方法に限定されるわけではないことが理解されるべきである。 In some examples, PMP can be loaded in vitro. Without limitation, physical, chemical and / or biological methods (eg, in tissue or cell cultures) can be used to load the substance onto or into the PMP (eg, encapsulated by PMP). can do). For example, the heterologous plant modifier can be introduced into the PMP by one or more of electroporation, sonication, passive diffusion, agitation, lipid extraction or extrusion. Various methods, such as HPCL (eg, for small molecule evaluation); immunoblotting (eg, for protein evaluation); and quantitative PCR (eg, for nucleotide evaluation), to confirm the presence or level of loaded drug. For evaluation) can be used to evaluate the loaded PMP. However, it should be understood by those skilled in the art that the loading of the substance of interest into the PMP is not limited to the methods exemplified above.

一部の例では、異種植物改変剤をPMPに共役させることができ、この場合、異種植物改変剤は、PMPに間接的又は直接結合若しくは連結される。例えば、1つ又は複数の植物改変剤が、PMPの脂質二重層に直接連結される(例えば、共有結合若しくはイオン結合により)ように、1つ又は複数の植物改変剤をPMPに化学的連結させることができる。一部の例では、PMPに対する種々の植物改変剤の共役は、最初に、好適な溶媒中で1つ又は複数の異種植物改変剤を適切な架橋剤(例えば、N−エチルカルボ−ジイミド(「EDC」);これは、一般に、1級アミンとアミド結合のためのカルボキシル活性化剤として使用され、リン酸基とも反応する)と混合することによって達成することができる。異種植物改変剤と架橋剤の結合を可能にするのに十分なインキュベーション時間後、架橋剤/異種植物改変剤混合物をPMPと合わせて、さらなるインキュベーション時間後、ショ糖勾配(例えば、8、30、45及び60%ショ糖勾配)に付して、PMPに共役した植物改変剤から遊離異種植物改変剤及び遊離PMPを分離することができる。混合物をショ糖勾配と合わせるステップ及び付随の遠心分離ステップの一環として、植物改変剤に共役させたPMPは、この時点で、ショ糖勾配中のバンドとして認められ、従って、次に、共役PMPを収集し、洗浄し、本明細書に記載の使用のために好適な溶液に溶解させることができる。 In some examples, the heterologous plant modifier can be conjugated to the PMP, in which case the heterologous plant modifier is indirectly or directly bound or linked to the PMP. For example, one or more plant modifiers are chemically linked to the PMP so that the one or more plant modifiers are directly linked to the lipid bilayer of the PMP (eg, by covalent or ionic bond). be able to. In some examples, the conjugate of various plant modifiers to PMP first combines one or more heterologous plant modifiers in a suitable solvent with a suitable cross-linking agent (eg, N-ethylcarbo-diimide ("EDC"). "); This is generally used as a carboxyl activator for the amide bond with the primary amine and can also be achieved by mixing with a phosphate group). After sufficient incubation time to allow binding of the cross-linking agent and the cross-linking agent, the cross-linking agent / cross-linking agent mixture is combined with PMP and after a further incubation time, the sucrose gradient (eg, 8, 30, etc.). 45 and 60% sucrose gradients) can be used to separate free heterologous plant modifiers and free PMPs from PMP-conjugated plant modifiers. PMP conjugated to the plant modifier as part of the step of matching the mixture to the sucrose gradient and the accompanying centrifugation step is now recognized as a band in the sucrose gradient, and thus the conjugated PMP is then added. It can be collected, washed and dissolved in a solution suitable for use as described herein.

一部の例では、例えば植物へのPMPの送達前及び送達後、PMPを異種植物改変剤と安定に結合させる。別の例では、例えば植物へのPMPの送達後、異種植物改変剤がPMPから解離されるように、PMPを異種植物改変剤と結合させる。 In some examples, for example, before and after delivery of PMP to a plant, PMP is stably bound to a heterologous plant modifier. In another example, the PMP is bound to the heterologous plant modifier such that, for example, after delivery of the PMP to the plant, the heterologous plant modifier is dissociated from the PMP.

PMPは、PMPの機能的及び構造的特徴をさらに改変するように、他の要素(例えば、脂質、例えばステロール、例えばコレステロール;又は小分子)でさらに修飾することもできる。例えば、PMPの安定性を高める(例えば、室温で少なくとも1日及び/又は4℃で少なくとも1週間にわたって安定している)安定化分子でPMPをさらに修飾することができる。 The PMP can also be further modified with other elements (eg, lipids such as sterols such as cholesterol; or small molecules) to further modify the functional and structural characteristics of the PMP. For example, the PMP can be further modified with a stabilizing molecule that enhances the stability of the PMP (eg, stable at room temperature for at least 1 day and / or at 4 ° C. for at least 1 week).

PMPには、具体的な薬剤又は使用に応じて、様々な濃度の異種植物改変剤をロードすることができる。例えば、一部の例では、本明細書に開示される植物改変組成物が、約0.001、0.01、0.1、1.0、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90若しくは95(又は約0.001から95までの任意の範囲)以上のwt%の植物改変剤を含むように、PMPにロードする。一部の例では、植物改変組成物が、約95、90、80、70、60、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1.0、0.1、0.01、0.001(又は約95から0.001までの任意の範囲)以下のwt%の植物改変剤を含むように、PMPにロードする。例えば、植物改変組成物は、約0.001〜約0.01wt%、約0.01〜約0.1wt%、約0.1〜約1wt%、約1〜約5wt%又は約5〜約10wt%、約10〜約20wt%の植物改変剤を含有し得る。一部の例では、PMPに、約1、5、10、50、200若しくは500、1,000、2,000(又は約1から2,000までの任意の範囲)以上のμg/mlの植物改変剤をロードすることができる。一部の例では、約2,000、1,000、500、200、100、50、10、5、1(又は約2,000から1までの任意の範囲)以下のμg/mlの植物改変剤をPMPにロードすることができる。 The PMP can be loaded with different concentrations of heterologous plant modifiers, depending on the particular agent or use. For example, in some examples, the plant modification compositions disclosed herein are about 0.001, 0.01, 0.1, 1.0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... To contain more than 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 or 95 (or any range from about 0.001 to 95) or more wt% plant modifiers. Then load it into PMP. In some examples, the plant modification composition is about 95, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 , 1.0, 0.1, 0.01, 0.001 (or any range from about 95 to 0.001) or less wt% plant modifiers are loaded into the PMP. For example, the plant modification composition is about 0.001 to about 0.01 wt%, about 0.01 to about 0.1 wt%, about 0.1 to about 1 wt%, about 1 to about 5 wt% or about 5 to about. It may contain 10 wt%, about 10 to about 20 wt% plant modifiers. In some examples, PMP is a plant of about 1, 5, 10, 50, 200 or 500, 1,000, 2,000 (or any range from about 1 to 2,000) or more μg / ml. Modifiers can be loaded. In some examples, μg / ml plant modifications of about 2,000, 1,000, 500, 200, 100, 50, 10, 5, 1 (or any range from about 2,000 to 1) or less. The agent can be loaded into the PMP.

一部の例では、PMPには、本明細書に開示される植物改変組成物が、少なくとも0.001wt%、少なくとも0.01wt%、少なくとも0.1wt%、少なくとも1.0wt%、少なくとも2wt%、少なくとも3wt%、少なくとも4wt%、少なくとも5wt%、少なくとも6wt%、少なくとも7wt%、少なくとも8wt%、少なくとも9wt%、少なくとも10wt%、少なくとも15wt%、少なくとも20wt%、少なくとも30wt%、少なくとも40wt%、少なくとも50wt%、少なくとも60wt%、少なくとも70wt%、少なくとも80wt%、少なくとも90wt%又は少なくとも95wt%の植物改変剤をロードする。一部の例では、PMPには、少なくとも1μg/ml、少なくとも5μg/ml、少なくとも10μg/ml、少なくとも50μg/ml、少なくとも100μg/ml、少なくとも200μg/ml、少なくとも500μg/ml、少なくとも1,000μg/ml、少なくとも2,000μg/mlの植物改変剤をロードすることができる。 In some examples, the PMP contains at least 0.001 wt%, at least 0.01 wt%, at least 0.1 wt%, at least 1.0 wt%, at least 2 wt% of the plant modification compositions disclosed herein. At least 3 wt%, at least 4 wt%, at least 5 wt%, at least 6 wt%, at least 7 wt%, at least 8 wt%, at least 9 wt%, at least 10 wt%, at least 15 wt%, at least 20 wt%, at least 30 wt%, at least 40 wt%, at least Load 50 wt%, at least 60 wt%, at least 70 wt%, at least 80 wt%, at least 90 wt% or at least 95 wt% plant modifier. In some examples, PMP is at least 1 μg / ml, at least 5 μg / ml, at least 10 μg / ml, at least 50 μg / ml, at least 100 μg / ml, at least 200 μg / ml, at least 500 μg / ml, at least 1,000 μg / ml. A plant modifier can be loaded in ml, at least 2,000 μg / ml.

PMPにロードすることができる具体的な植物改変剤の例は、「異種植物改変剤」と題するセクションでさらに概説する。 Examples of specific plant modifiers that can be loaded into PMP are further outlined in the section entitled "Heterologous Plant Modifiers".

D.製剤
適用、取扱い、輸送、貯蔵及び活性を容易にするために、植物改変組成物を農業上許容される担体等の他の物質と一緒に製剤化することができる。植物改変組成物は、例えば、ベイト、濃縮エマルジョン、粉剤、乳剤、燻蒸剤、ゲル、顆粒、マイクロカプセル封入剤、種子処理剤、懸濁濃縮物、サスポエマルジョン剤、錠剤、水溶性液体、水分散性顆粒又はドライフロアブル剤、水和性粉剤及び極微量溶液に製剤化することができる。
D. Formulations The plant-modified composition can be formulated with other substances such as agriculturally acceptable carriers to facilitate application, handling, transport, storage and activity. Plant modification compositions include, for example, baits, concentrated emulsions, powders, emulsions, fumigants, gels, granules, microcapsule encapsulants, seed treatment agents, suspension concentrates, suspo emulsions, tablets, water-soluble liquids, water. It can be formulated into dispersible granules or dry flowable agents, hydrated powders and trace solutions.

植物改変組成物は、このような物質の濃縮製剤から調製される水性懸濁液又はエマルジョンとして適用することができる。こうした水溶性、水懸濁性又は乳化性製剤は、固体(通常、水和剤として知られる)、又は水分散性顆粒、又は通常、乳剤として知られる液体、又は水性懸濁液のいずれでもあり得る。圧縮して、水分散性顆粒を形成することができる水和剤は、植物改変組成物、担体及び界面活性剤の均質混合物を含む。担体は、通常、アタパルジャイト(attapulgite)クレイ、モンモリロナイト粘土、珪藻土又は精製ケイ酸から選択される。約0.5%〜約10%の水和剤を含む、有効な界面活性剤としては、スルホン化リグニン、濃縮ナフタレンスルホネート、ナフタレンスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、スルホン酸アルキル及びアルキルフェノールのエチレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤が挙げられる。 The plant modification composition can be applied as an aqueous suspension or emulsion prepared from a concentrated formulation of such substances. Such water-soluble, water-suspendable or emulsifying formulations can be either solids (usually known as wettable powders) or water-dispersible granules, or liquids usually known as emulsions, or aqueous suspensions. obtain. Wettable powders that can be compressed to form water-dispersible granules include a homogeneous mixture of plant-modified compositions, carriers and surfactants. The carrier is usually selected from attapulsite clay, montmorillonite clay, diatomaceous earth or purified silicic acid. Effective surfactants containing from about 0.5% to about 10% wettable powder include nonionic surfactants such as sulfonated lignin, concentrated naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate, alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfonate and ethylene oxide adducts of alkylphenol. Examples include ionic surfactants.

乳剤は、水溶性溶媒又は水溶性有機溶媒と乳化剤との混合物のいずれかである担体に溶解させた液体1リットル当たり約50〜約500グラムといった好適な濃度のPMP及び/又は植物改変剤を含有し得る。有用な有機溶媒としては、芳香油、特にキシレン及び石油留分、特に石油の高沸点ナフタレン及びオレフィン部分、例えば重質芳香族ナフサが挙げられる。また、他の有機溶媒、例えばロジン誘導体を含むテルペン溶媒、シクロヘキサノンなどの脂肪族ケトン及び2−エトキシエタノールなどの錯体アルコールを使用し得る。乳剤に好適な乳化剤は、一般的な陰イオン及び非イオン界面活性剤から選択される。 The emulsion contains a suitable concentration of PMP and / or plant modifier, such as about 50-about 500 grams per liter of liquid dissolved in a carrier, which is either a water-soluble solvent or a mixture of a water-soluble organic solvent and an emulsifier. Can be. Useful organic solvents include aromatic oils, especially xylene and petroleum fractions, especially high boiling naphthalene and olefin moieties of petroleum, such as heavy aromatic naphtha. In addition, other organic solvents such as terpene solvents containing rosin derivatives, aliphatic ketones such as cyclohexanone and complex alcohols such as 2-ethoxyethanol can be used. Suitable emulsifiers for emulsions are selected from common anionic and nonionic surfactants.

水性懸濁液は、約5%〜約50重量%の範囲の植物改変組成物で水性担体中に分散される水不溶性農薬の懸濁液を含む。懸濁液は、有効物質を微粉砕し、これを、水及び界面活性剤を含む担体中に激しく混合することにより調製される。また、水性担体の密度及び粘性を増大するために、無機塩及び合成又は天然ゴムなどの材料を添加し得る。 Aqueous suspensions include suspensions of water-insoluble pesticides dispersed in an aqueous carrier with a plant modification composition ranging from about 5% to about 50% by weight. Suspensions are prepared by finely grinding the active material and mixing it vigorously in a carrier containing water and a surfactant. Also, materials such as inorganic salts and synthetic or natural rubber may be added to increase the density and viscosity of the aqueous carrier.

植物改変組成物は、顆粒状組成物として適用され得、これは、特に土壌への適用に有用である。顆粒状組成物は、通常、粘土又は類似の物質を含む担体に分散させた約0.5%〜約10重量%の植物改変組成物を含有する。こうした組成物は、通常、好適な溶媒に製剤を溶解させた後、約0.5〜約3mmの範囲の適切な粒径に事前に形成された顆粒状担体に適用することにより調製される。こうした組成物は、担体と化合物のダフ又はペーストを作製し、粉砕した後、乾燥させて、所望の顆粒粒径を得ることによって製剤化され得る。 The plant modification composition can be applied as a granular composition, which is particularly useful for soil applications. The granular composition usually contains from about 0.5% to about 10% by weight of the plant modification composition dispersed on a carrier containing clay or a similar substance. Such compositions are usually prepared by dissolving the formulation in a suitable solvent and then applying to a preformed granular carrier with a suitable particle size in the range of about 0.5 to about 3 mm. Such compositions can be formulated by making a duff or paste of the carrier and compound, grinding and then drying to obtain the desired granular size.

本組成物を含有する粉剤は、好適な粉末状の担体、例えばカオリンクレイ、摩砕した火山岩などと一緒に粉末状の植物改変組成物を均質混合することにより調製される。粉剤は、好適には、パケットの約1%〜約10%を占め得る。粉剤は、ダストブロワー機で、種子粉衣又は葉適用として適用することができる。 The powder containing the present composition is prepared by homogeneously mixing the powdered plant modification composition with a suitable powdered carrier such as kaolin clay, ground volcanic rock and the like. The powder may preferably occupy about 1% to about 10% of the packet. The powder can be applied as a seed powder coat or leaf application on a dust blower machine.

同様に、好適な有機溶媒、通常、農業化学で広く使用されている石油、例えばスプレーオイル中の溶液の形態の本製剤を適用するのも実用的である。 Similarly, it is also practical to apply the present formulation in the form of a suitable organic solvent, usually a solution in petroleum, for example spray oil, which is widely used in agricultural chemistry.

植物改変組成物は、エアゾール組成物の形態で適用することもできる。こうした組成物では、パケットを、圧力発生噴霧剤混合物である担体に溶解又は分散させる。エアゾール組成物を容器内にパッケージし、この容器から霧状化弁を介して混合物を投与する。 The plant modification composition can also be applied in the form of an aerosol composition. In such compositions, the packet is dissolved or dispersed in a carrier that is a pressure generating spray mixture. The aerosol composition is packaged in a container and the mixture is administered from this container via a atomizing valve.

別の実施形態は、水中油形エマルジョンであり、ここで、エマルジョンは、油滴を含み、これらは各々、ラメラ液晶コーティングを備え、水相に分散されており、ここで、各油滴は、農業的に有効な少なくとも1つの化合物を含み、(1)少なくとも1つの非イオン親油性界面活性剤、(2)少なくとも1つの非イオン親水性界面活性剤、及び(3)少なくとも1つのイオン界面活性剤を含むモノラメラ又はオリゴラメラ層で個別にコーティングされており、この場合、油滴は、800ナノメートル未満の平均粒径を有する。上記実施形態に関するさらに詳細な情報は、2007年2月1日に公開された米国特許出願公開第20070027034号明細書に開示されている。使用しやすいように、この実施形態は、「OIWE」と呼ぶ。 Another embodiment is an oil-in-water emulsion, where the emulsion comprises oil droplets, each of which comprises a lamellar liquid crystal coating and is dispersed in an aqueous phase, wherein each oil droplet is: Contains at least one agriculturally effective compound, (1) at least one nonionic lipophilic surfactant, (2) at least one nonionic hydrophilic surfactant, and (3) at least one ionic surfactant. Individually coated with a monolamellar or oligolamellar layer containing the agent, in this case the oil droplets have an average particle size of less than 800 nanometers. More detailed information about the embodiment is disclosed in US Patent Application Publication No. 2007070734 published February 1, 2007. For ease of use, this embodiment is referred to as "OIWE".

加えて、一般に、上に開示した分子を製剤に使用する場合、こうした製剤は、他の成分も含有することができる。これらの成分として、限定されないが、(これは、非排他的且つ非相互排他的リストである)湿潤剤、展着剤、粘着剤、浸透剤、緩衝剤、金属イオン封鎖剤、ドリフト制御添加剤、適合性薬剤、消泡剤、洗浄剤及び乳化剤が挙げられる。いくつかの成分を以降に記載する。 In addition, in general, when the molecules disclosed above are used in a formulation, such formulation can also contain other components. These ingredients include, but are not limited to, wetting agents, spreading agents, adhesives, penetrants, buffers, sequestrants, drift control additives (which are non-exclusive and non-mutually exclusive lists). , Compatible agents, antifoaming agents, detergents and emulsifiers. Some ingredients are listed below.

湿潤剤は、液体に添加されると、液体と、それが展着される表面との間の界面張力を低減することにより、液体の展着又は浸透力を高める物質である。湿潤剤は、農業化学製剤の2つの主要な機能:処理及び製造工程中、水による粉末の湿潤速度を高めて、可溶性液体のための濃縮物又は懸濁剤を製造し;スプレータンク中で水と製品の混合工程中、水和剤の湿潤時間を短縮して、水分散性顆粒への水の浸透を改善するために使用される。水和剤、懸濁剤及び水分散性顆粒製剤に使用される湿潤剤の例は、ラウリル硫酸ナトリウム;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム;アルキルフェノールエトキシレート;及び脂肪族アルコールエトキシレートである。 A wetting agent, when added to a liquid, is a substance that enhances the spreading or penetrating power of the liquid by reducing the interfacial tension between the liquid and the surface on which it is spread. Wetting agents have two main functions of agricultural chemicals: during the treatment and manufacturing process, the rate of wetting of the powder with water is increased to produce concentrates or suspensions for soluble liquids; water in a spray tank. And during the product mixing process, it is used to shorten the wetting time of the wettable powder and improve the penetration of water into the water-dispersible granules. Examples of wetting agents used in wettable powders, suspensions and water-dispersible granule formulations are sodium lauryl sulfate; sodium dioctyl sulfosuccinate; alkylphenol ethoxylates; and fatty alcohol ethoxylates.

分散剤は、粒子の表面に吸着して、粒子の分散状態を保存することを促進すると共に、粒子が再凝集することを防ぐ物質である。分散剤は、製造工程中の分散及び懸濁を促進するため、且つスプレータンク内の水中に粒子を確実に再分散させるために農薬製剤に添加される。分散剤は、水和剤、懸濁剤及び水分散性顆粒剤に広く使用されている。分散剤として使用される界面活性剤は、粒子表面に強力に吸着して、粒子の再凝集に対する荷電又は立体障害をもたらす能力がある。最も一般的に使用される界面活性剤は、陰イオン、非イオン又はこれら2種類の混合物である。水和剤の場合、最も一般的な分散剤は、リグノスルホン酸ナトリウムである。懸濁剤の場合、高分子電解質、例えばナトリウムナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物を使用して、非常に優れた吸着及び安定化が達成される。トリスチリルフェノールエトキシレートリン酸エステルも使用される。アルキルアリールエチレンオキシド縮合物及びEO−POブロックコポリマーなどの非イオン界面活性剤は、懸濁剤濃縮物として陰イオン界面活性剤と組み合わせる場合もある。近年、新たなタイプの非常に高分子量のポリマー界面活性剤が分散剤として開発されている。これらは、非常に長い疎水性「骨格」と、「コーム」界面活性剤の「歯」を形成する多数のエチレンオキシド鎖を有する。これらの高分子量ポリマーは、疎水性骨格が、粒子表面に多くの固定点を有することから、懸濁剤に対して非常に良好な長期安定性を付与することができる。農薬製剤に使用される分散剤の例は、リグノスルホン酸ナトリウム;ナトリウムナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物;トリスチリルフェノールエトキシレートリン酸エステル;脂肪族アルコールエトキシレート;アルキルエトキシレート;EO−PO(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)ブロックコポリマー;及びグラフトコポリマーである。 The dispersant is a substance that adsorbs to the surface of the particles to promote the preservation of the dispersed state of the particles and prevent the particles from reaggregating. Dispersants are added to the pesticide formulation to facilitate dispersion and suspension during the manufacturing process and to ensure that the particles are redispersed in the water in the spray tank. Dispersants are widely used in wettable powders, suspensions and water-dispersible granules. Surfactants used as dispersants have the ability to strongly adsorb to the particle surface, resulting in charge or steric hindrance to particle reaggregation. The most commonly used surfactants are anions, nonionics or mixtures of the two. For wettable powders, the most common dispersant is sodium lignosulfonate. For suspending agents, polyelectrolytes such as sodium naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensates are used to achieve very good adsorption and stabilization. Tristyrylphenol ethoxylate phosphate ester is also used. Nonionic surfactants such as alkylarylethylene oxide condensates and EO-PO block copolymers may be combined with anionic surfactants as suspension concentrates. In recent years, a new type of very high molecular weight polymer surfactant has been developed as a dispersant. They have a very long hydrophobic "skeleton" and numerous ethylene oxide chains that form the "teeth" of the "comb" surfactant. These high molecular weight polymers can impart very good long-term stability to the suspending agent because the hydrophobic skeleton has many fixation points on the particle surface. Examples of dispersants used in pesticide formulations are sodium lignosulfonate; sodium naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate; tristyrylphenol ethoxylate phosphate ester; aliphatic alcohol ethoxylates; alkyl ethoxylates; EO-PO (ethylene oxide- Propropylene oxide) block copolymers; and graft copolymers.

乳化剤は、別の液相中の1つの液相の液滴の懸濁を安定化させる物質である。乳化剤がなければ、2つの液体は、2つの非混和性液相中に分離するであろう。最も一般的に使用される乳化剤ブレンドは、12以上のエチレンオキシド単位を有するアルキルフェノール又は脂肪族アルコールと、ドデシルベンゼンスルホン酸の油溶性カルシウム塩を含有する。8から18までの親水性−親油性バランス(「HLB」)値の範囲が、通常、優れた安定エマルジョンを提供する。エマルジョンの安定性は、時として、少量のEO−POブロックコポリマー界面活性剤の添加により改善することができる。 An emulsifier is a substance that stabilizes the suspension of droplets in one liquid phase in another liquid phase. Without the emulsifier, the two liquids would separate into two immiscible liquid phases. The most commonly used emulsifier blends contain an alkylphenol or fatty alcohol with 12 or more ethylene oxide units and an oil-soluble calcium salt of dodecylbenzene sulfonic acid. A range of hydrophilic-lipophilic balance (“HLB”) values from 8 to 18 usually provides excellent stable emulsions. Emulsion stability can sometimes be improved by the addition of small amounts of EO-PO block copolymer surfactants.

可溶化剤は、臨界ミセル濃度を超える濃度のミセル水溶液を形成する界面活性剤である。そのため、ミセルは、ミセルの疎水性部分内で水不溶性材料を溶解又は可溶化させることができる。可溶化のために通常使用される界面活性剤のタイプは、非イオン界面活性剤、ソルビタンモノオレート、ソルビタンモノオレートエトキシレート及びオレイン酸メチルエステルである。 The solubilizer is a surfactant that forms an aqueous micelle solution having a concentration exceeding the critical micelle concentration. Therefore, micelles can dissolve or solubilize water-insoluble materials within the hydrophobic portion of micelles. The types of surfactants commonly used for solubilization are nonionic surfactants, sorbitan monooleates, sorbitan monooleate ethoxylates and oleic acid methyl esters.

標的に対する植物改変組成物の生物学的性能を改善するために、界面活性剤が、単独で又はスプレータンクミックスへの補助剤としての鉱油若しくは植物油などの他の添加剤と一緒に使用される場合もある。バイオエンハンスメントのために使用される界面活性剤のタイプは、一般に、植物改変組成物の性質及び作用モードに応じて変わる。しかし、これらは、多くの場合、アルキルエトキシレート;直鎖脂肪族アルコールエトキシレート;脂肪族アミンエトキシレートといった非イオン界面活性剤である。 When the surfactant is used alone or in combination with other additives such as mineral oil or vegetable oil as an adjunct to the spray tank mix to improve the biological performance of the plant modification composition to the target. There is also. The type of surfactant used for bioenhancement generally varies depending on the nature and mode of action of the plant modification composition. However, these are often nonionic surfactants such as alkyl ethoxylates; linear aliphatic alcohol ethoxylates; aliphatic amine ethoxylates.

農薬製剤中の担体又は希釈剤は、必要な強度の製剤を提供するために植物改変組成物に添加される材料である。担体は、通常、高い吸収力を備える材料であるのに対し、希釈剤は、通常、低い吸収力を備える材料である。担体及び希釈剤は、粉剤、水和剤、顆粒及び水分散性顆粒の製剤に使用される。 The carrier or diluent in the pesticide formulation is a material added to the plant modification composition to provide the formulation of the required strength. The carrier is usually a material with high absorbency, whereas the diluent is usually a material with low absorbency. The carrier and diluent are used in the preparation of powders, wettable powders, granules and water-dispersible granules.

有機溶媒は、主として、乳剤、水中油形エマルジョン、サスポエマルション及び極少量製剤、また程度は低いが顆粒剤の製剤に使用される。溶媒の混合物が使用される場合もある。溶媒の第1主要グループは、ケロセン又は精製パラフィンなどの脂肪族パラフィン油である。第2の主要グループ(及び最も一般的)は、キシレン及びC9及びC10芳香族溶媒のより高分子量の画分などの芳香族溶媒を含む。塩素化炭化水素は、製剤を水に乳化する場合に植物改変組成物の結晶化を防止するための共溶媒として有用である。溶解力を高めるための共溶媒として、アルコールが使用される場合もある。他の溶媒としては、植物油、種子油及び植物及び種子油のエステルが挙げられ得る。 The organic solvent is mainly used for emulsions, oil-in-water emulsions, suspo emulsions and very small amounts, and to a lesser extent, granules. A mixture of solvents may also be used. The first major group of solvents are aliphatic paraffin oils such as kerosene or purified paraffin. The second major group (and most commonly) contains aromatic solvents such as xylene and higher molecular weight fractions of C9 and C10 aromatic solvents. The chlorinated hydrocarbon is useful as a co-solvent to prevent crystallization of the plant modification composition when emulsifying the formulation into water. Alcohol may be used as a co-solvent to enhance the dissolving power. Other solvents may include vegetable oils, seed oils and esters of plants and seed oils.

増粘剤又はゲル化剤は、主として、液体のレオロジー又は流動性を変化させるため、且つ分散した粒子又は液滴の分離及び沈殿を防止するために、懸濁剤、エマルジョン及びサスポエマルジョンの製剤に使用される。増粘剤、ゲル化剤及び沈殿防止剤は、概して2つのカテゴリー、即ち水不溶性粒子及び水溶性ポリマーに属する。粘土及びシリカを用いて、懸濁製剤を製造することが可能である。これらのタイプの材料の例として、限定されないが、モンモリロナイト粘土、ベントナイト、ケイ酸アルミニウムマグネシウム及びアタプルガイトが挙げられる。水溶性多糖が、増粘−ゲル化剤として長年使用されている。最も一般的に使用されている多糖のタイプは、種子及び海藻の天然抽出物であるか又はセルロースの合成誘導体である。これらのタイプの材料の例として、限定されないが、グアーガム;ローカストビーンガム;カラギーナン;アルギン酸塩;メチルセルロース;ナトリウムカルボキシメチルセルロース(SCMC);ヒドロキシエチルセルロース(HEC)が挙げられる。他のタイプの沈殿防止剤は、加工デンプン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール及びポリエチレンオキシドを基材とする。別の優れた沈殿防止剤は、キサンタンガムである。 Thickeners or gelling agents are formulations of suspensions, emulsions and saspo emulsions primarily to alter the rheology or fluidity of the liquid and to prevent the separation and precipitation of dispersed particles or droplets. Used for. Thickeners, gelling agents and anti-precipitation agents generally belong to two categories: water-insoluble particles and water-soluble polymers. It is possible to produce a suspension product using clay and silica. Examples of these types of materials include, but are not limited to, montmorillonite clay, bentonite, magnesium aluminum silicate and attapurgate. Water-soluble polysaccharides have been used for many years as thickening-gelling agents. The most commonly used types of polysaccharides are natural extracts of seeds and seaweeds or synthetic derivatives of cellulose. Examples of these types of materials include, but are not limited to, guar gum; locust bean gum; carrageenan; alginate; methyl cellulose; sodium carboxymethyl cellulose (SCMC); hydroxyethyl cellulose (HEC). Other types of anti-precipitation agents are based on modified starch, polyacrylates, polyvinyl alcohol and polyethylene oxide. Another excellent anti-precipitation agent is xanthan gum.

微生物は、製剤化した製品の腐敗を引き起こし得る。そのため、微生物の作用を排除又は抑制するために、防腐剤が用いられる。こうした薬剤の例として、限定されないが、以下のものが挙げられる:プロピオン酸及びその塩;ソルビン酸及びそのナトリウム又はカリウム塩;安息香酸及びその塩;p−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム塩;p−ヒドロキシ安息香酸メチル;並びに1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン(BIT)。 Microorganisms can cause spoilage of formulated products. Therefore, preservatives are used to eliminate or suppress the action of microorganisms. Examples of such agents include, but are not limited to: propionic acid and its salts; sorbic acid and its sodium or potassium salts; benzoic acid and its salts; p-hydroxybenzoic acid sodium salts; p-hydroxybenzoic acid. Methyl acidate; as well as 1,2-benzisothiazolin-3-one (BIT).

界面活性剤の存在は、往々にして、生成及びスプレータンクからの適用での混合工程中に、水性製剤を泡立たせる。泡立つ傾向を軽減するために、生産段階中又は瓶詰め前に消泡剤を添加することが多い。一般に、2種類の消泡剤、即ちシリコーン及び非シリコーンがある。シリコーンは、通常、ジメチルポリシロキサンの水性エマルジョンであり、非シリコーン消泡剤は、水不溶性油、例えばオクタノール及びノナノール又はシリカである。いずれの場合にも、消泡剤の機能は、界面活性剤を空気−水界面から移すことである。 The presence of surfactant often foams the aqueous formulation during the mixing process in the production and application from the spray tank. Defoamers are often added during the production phase or before bottling to reduce the tendency to foam. Generally, there are two types of antifoaming agents, namely silicone and non-silicone. Silicone is usually an aqueous emulsion of dimethylpolysiloxane, and the non-silicone defoaming agent is a water-insoluble oil such as octanol and nonanol or silica. In either case, the function of the defoaming agent is to transfer the surfactant from the air-water interface.

「グリーン(Green)剤」(例えば、助剤、界面活性剤、溶媒)は、作物保護製剤の環境フットプリント全体を低減することができる。グリーン剤は、生分解性であり、一般に、天然及び/又は持続可能な供給源、例えば植物及び動物源由来である。具体的な例は、植物油、種子油及びそれらのエステル、さらにはアルコキシル化アルキルフェノールポリグルコシドである。 "Green agents" (eg, auxiliaries, surfactants, solvents) can reduce the overall environmental footprint of crop protection formulations. Greening agents are biodegradable and generally come from natural and / or sustainable sources such as plant and animal sources. Specific examples are vegetable oils, seed oils and esters thereof, as well as alkoxylated alkylphenol polyglucosides.

一部の例では、植物改変組成物をフリーズドライ又は凍結乾燥することができる。米国特許第4,311,712号明細書を参照されたい。植物改変組成物は、後に水又は別の液体と接触させて再構成することができる。凍結乾燥若しくは再構成したものに他の成分、例えば他の植物改変剤、農薬用薬剤、農業的に許容可能な担体又は本明細書に記載の製剤に従う他の物質を添加することができる。 In some examples, the plant modification composition can be freeze-dried or lyophilized. See U.S. Pat. No. 4,311,712. The plant modification composition can later be reconstituted by contact with water or another liquid. Other ingredients, such as other plant modifiers, pesticide agents, agriculturally acceptable carriers or other substances according to the formulations described herein can be added to the lyophilized or reconstituted product.

本組成物の他の任意の特徴は、UV及び/又は酸性条件から植物改変組成物を保護する担体又は送達ビヒクルを含む。一部の例では、送達ビヒクルは、pHバッファーを含有する。一部の例では、組成物は、約4.5〜約9.0の範囲内のpHを有するように製剤化され、例えば約5.0〜約8.0、約6.5〜約7.5又は約6.5〜約7.0のいずれか1つのpH範囲を含む。 Other optional features of the composition include a carrier or delivery vehicle that protects the plant modification composition from UV and / or acidic conditions. In some examples, the delivery vehicle contains a pH buffer. In some examples, the composition is formulated to have a pH in the range of about 4.5 to about 9.0, eg, about 5.0 to about 8.0, about 6.5 to about 7. Includes one pH range of 5.5 or about 6.5 to about 7.0.

農薬製剤に関するさらに詳細な情報については、以下を参照されたい:“Chemistry and Technology of Agrochemical Formulations”edited by D.A.Knowles,copyright 1998 by Kluwer Academic Publishers。また、以下も参照されたい:“Insecticides in Agriculture and Environment−Retrospects and Prospects”by A.S.Perry,I.Yamamoto,I.Ishaaya,and R.Perry,copyright 1998 by Springer−Verlag。 For more information on pesticide formulations, see: “Chemistry and Technology of Agrochemical Formulas” edited by D.I. A. Knowles, copyright 1998 by Klewer Academic Publishers. See also: “Insectides in Agriculture and Insecticide and Prospects” by A. et al. S. Perry, I. Yamamoto, I. Ishayaya, and R. Perry, copyright 1998 by Springer-Verlag.

II.植物改変方法
本明細書に記載の植物改変組成物は、様々な方法において有用である。本発明は、本明細書に記載の植物改変組成物を本明細書に記載の植物等の植物に送達するステップを含む。本組成物及び関連する方法は、植物の適応度を増加させるために植物又は植物部分(例えば、葉、根、花、果実若しくは種子)を改変させるために使用することができる。これらの方法の各々の詳細について、以下でさらに詳細に記載する。
II. Plant Modification Methods The plant modification compositions described herein are useful in a variety of methods. The present invention comprises the step of delivering the plant modification composition described herein to a plant such as the plant described herein. The composition and related methods can be used to modify a plant or plant part (eg, leaves, roots, flowers, fruits or seeds) to increase the adaptability of the plant. Details of each of these methods are described in more detail below.

A.植物への送達
本明細書では、植物改変組成物を植物(例えば、「植物」と題するセクションで開示した植物等)に送達する方法が提供される。植物改変組成物を植物に、植物又はその部分を植物改変組成物と接触させることにより送達するための方法が含まれる。本方法は、植物の適応度を増加させるために植物を改変させるために有用である。
A. Delivery to Plants herein provides a method of delivering a plant modification composition to a plant (eg, the plant disclosed in the section entitled "Plants"). Included are methods for delivering a plant modification composition to a plant by contacting the plant or a portion thereof with the plant modification composition. This method is useful for modifying plants to increase their fitness.

一態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、非処理植物(植物改変組成物が送達されていない植物)と比較して植物の適応度を増加させるために、本明細書に記載した植物改変組成物を(例えば、有効な量及び期間で)植物に送達することを含む方法が提供される。 In one aspect, herein is a method of increasing the adaptability of a plant in order to increase the adaptability of the plant as compared to an untreated plant (a plant to which the plant modification composition has not been delivered). Provided are methods comprising delivering the plant modification compositions described herein to a plant (eg, in an effective amount and duration).

植物改変組成物の送達の結果としての植物の適応度の増加は、いくつかの様式で現れ得るが、例えばそれによって植物の良好な生産、例えば収量の改善、植物の活力又は植物から収穫される産物の質の改善、農業若しくは園芸のために望ましいと思われる収穫前若しくは収穫後の形質の向上(例えば、味、外観、貯蔵期間)又は他の点ではヒトに利益をもたらす形質の向上(例えば、アレルゲンの産生の低減)がもたらされる。植物の向上した収量は、同一条件下で、しかし本組成物を適用せずに生成された植物の同一産物の収量と比較して又は従来型植物改変剤(例えば、PMPを含まずに送達される植物改変剤)の適用と比較して、測定可能な量による植物の(例えば、植物バイオマス、穀類、種子若しくは果実収量、タンパク質含量、炭水化物若しくは油含量又は葉面積によって測定される)産物の収量の増加に関する。例えば、収量は、少なくとも約0.5%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約100%又は100%超増加させることができる。一部の例では、本方法は、非処理植物に対して収量を約2倍、約5倍、約10倍、約25倍、約50倍、約75倍、100倍又は100倍超増加させるために有効である。収量は、何らかの基準で、植物又は植物の産物の重量若しくは体積当たりの量に関して表すことができる。基準は、時間、栽培面積、生産された植物の重量又は使用した原材料の量に関して表すことができる。例えば、こうした方法は、限定されないが、種子、果汁、穀粒、実、塊茎、根及び葉をはじめとする植物組織の収量を増加させ得る。 The increase in plant adaptability as a result of delivery of the plant modification composition can manifest itself in several ways, for example thereby good production of the plant, eg improved yield, plant vitality or harvested from the plant. Improving product quality, improving pre-harvest or post-harvest traits that may be desirable for agriculture or gardening (eg, taste, appearance, shelf life) or otherwise beneficial to humans (eg, improving traits) , Reduced production of allergens). The improved yield of the plant is delivered under the same conditions, but compared to the yield of the same product of the plant produced without the application of the composition or without the conventional plant modifier (eg, PMP free). Yields of plant products (eg, measured by plant biomass, cereals, seeds or fruit yields, protein content, carbohydrate or oil content or leaf area) in measurable amounts compared to the application of plant modifiers. Regarding the increase in. For example, the yields are at least about 0.5%, about 1%, about 2%, about 3%, about 4%, about 5%, about 10%, about 20%, about 30%, about 40%, about 50. %, About 60%, about 70%, about 80%, about 90%, about 100% or more than 100% can be increased. In some examples, the method increases yields by about 2-fold, about 5-fold, about 10-fold, about 25-fold, about 50-fold, about 75-fold, 100-fold or more than 100-fold with respect to untreated plants. Is effective for. Yield can be expressed in terms of the amount per weight or volume of the plant or plant product on some basis. Criteria can be expressed in terms of time, acreage, weight of plants produced or amount of raw materials used. For example, such methods can increase the yield of plant tissues including, but not limited to, seeds, juices, grains, fruits, tubers, roots and leaves.

植物改変組成物の送達の結果としての植物の適応度の増加は、同じ条件下であるが、本組成物を投与していないか、又は従来の植物改変剤(例えば、PMPなしで送達された植物改変剤)を適用して生産された植物の同じ要因と比較して、測定可能な若しくは認識可能な量による、以下の項目の増加若しくは改善:活力評価、作物(単位面積当たりの植物の数)、植物の高さ、茎外周、茎長さ、葉の数、葉の大きさ、植物キャノピー、外観(より緑色の葉色など)、根評価、出芽、タンパク質含量、分げつの増加、より大きい葉、より多くの葉、枯れた根出葉の減少、より強い分げつ力、必要な肥料の減少、必要な種子の減少、より高生産性の分げつ、より早期の開花、早期の穀粒若しくは種子成熟、より少ない植物倒伏(verse)(倒伏)、新芽生育増加、早期の発芽又はこれらの任意の組合せなどの他の手段により測定することもできる。 The increase in plant adaptability as a result of delivery of the plant modification composition is under the same conditions, but without administration of the composition or delivery with conventional plant modification agents (eg, without PMP). Increase or improvement of the following items by measurable or recognizable amount compared to the same factors of plants produced with phytomodifiers): Vitality assessment, Crop (number of plants per unit area) ), Plant height, stalk circumference, stalk length, number of leaves, leaf size, plant canopy, appearance (more green leaf color, etc.), root evaluation, sprouting, protein content, increased swelling, greater Leaves, more leaves, less dead rooted leaves, stronger vegetation power, less fertilizer required, less seeds needed, more productive vegetation, earlier flowering, earlier It can also be measured by other means such as grain or seed maturity, less plant lodging (yrowning), increased sprout growth, early germination or any combination thereof.

従って、本明細書では、植物を改変する方法であって、植物に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を送達するステップを含み、植物を改変し、それにより植物における有益な形質を導入するか、又は非処理植物に対して(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%若しくは100%超)増加させる方法が提供される。特に、本方法は、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させることができる。 Accordingly, herein is a method of modifying a plant comprising modifying the plant to deliver an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Introduces beneficial traits in plants or against untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70). %, 80%, 90%, 100% or more than 100%) methods are provided. In particular, this method provides plant fitness to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%). , 80%, 90%, 100% or more than 100%).

一部の例では、植物の適応度の増加は、疾患耐性、干ばつ耐性、耐熱性、耐寒性、耐塩性、金属耐性、除草剤耐性、薬剤耐性、水利用効率、窒素利用、窒素ストレス耐性、窒素固定、病虫害抵抗性、草食動物耐性、病原体抵抗性、収量、水不足条件下の収量、活力、増殖、光合成能力、栄養、タンパク質含量、炭水化物含量、油含量、バイオマス、新芽長、根長、根の構造、種子重又は収穫可能な産物の量における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)増加である。 In some cases, increased adaptability of plants is disease resistance, drought resistance, heat resistance, cold resistance, salt resistance, metal resistance, herbicide resistance, drug resistance, water utilization efficiency, nitrogen utilization, nitrogen stress resistance, Nitrogen fixation, pest resistance, herbicide resistance, pathogen resistance, yield, yield under water shortage conditions, vitality, growth, photosynthetic ability, nutrition, protein content, carbohydrate content, oil content, biomass, sprout length, root length, roots Structure, seed weight or amount of harvestable product (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100% increase.

一部の例では、適応度の増加は、発生、成長、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)増加である。非生物的ストレスは、例えば、干ばつストレス、塩ストレス、熱ストレス、低温ストレス及び低栄養ストレスを含む、植物又は植物部分が曝される環境的ストレス条件を指す。生物的ストレスは、例えば、線虫ストレス、草食性昆虫ストレス、真菌病原体ストレス、病原菌ストレス又はウイルス病原体ストレスを含む、植物又は植物部分が曝される環境的ストレス条件を指す。ストレスは、一時的、例えば数時間、数日間、数カ月間又は植物の一生にわたる永久的であり得る。 In some examples, increased fitness is in development, growth, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) increase. Abiotic stress refers to environmental stress conditions to which a plant or plant part is exposed, including, for example, drought stress, salt stress, heat stress, cold stress and malnutrition stress. Biological stress refers to environmental stress conditions to which a plant or plant part is exposed, including, for example, nematode stress, herbivorous insect stress, fungal pathogen stress, pathogen stress or viral pathogen stress. Stress can be temporary, eg, hours, days, months, or permanent throughout the life of the plant.

一部の例では、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)向上である。例えば、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の商業的に好ましい特徴(例えば、味又は外観)における向上であり得る。他の例では、植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の貯蔵期間における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)増加である。 In some examples, increased fitness of the plant is in the quality of the product harvested from the plant (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%). , 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) improvement. For example, an increase in the fitness of a plant can be an improvement in the commercially favorable characteristics (eg, taste or appearance) of the product harvested from the plant. In another example, the increase in fitness of a plant is during the storage period of the product harvested from the plant (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%). , 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%) increase.

代わりに、適応度の増加は、アレルゲンの産生の低減等のヒト又は動物の健康にとって有益である形質の変化であり得る。例えば、適応度の増加は、動物(例えば、ヒト)における免疫反応を刺激するアレルゲン(例えば、花粉)の産生における(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の)低減であり得る。 Instead, increased fitness can be a change in traits that is beneficial to human or animal health, such as reduced production of allergens. For example, increased fitness is (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%) in the production of allergens (eg, pollen) that stimulate an immune response in animals (eg, humans). , 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%).

植物の改変(例えば、適応度の増加)は、1つ以上の植物部分の改変から生じ得る。例えば、植物は、植物の葉、種子、花粉、根、果実、新芽、花、細胞、プロトプラスト又は組織(例えば、分裂組織)を接触させることにより改変できる。従って、別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の花粉に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 Plant modifications (eg, increased fitness) can result from modifications of one or more plant parts. For example, plants can be modified by contact with plant leaves, seeds, pollen, roots, fruits, shoots, flowers, cells, protoplasts or tissues (eg, meristem). Accordingly, in another embodiment, herein, a method of increasing fitness of a plant, the pollen of the plant is contacted with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Plant fitness to untreated plants, including steps (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80). %, 90%, 100% or more than 100%) methods are provided.

さらに別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の種子に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, herein, a method of increasing the fitness of a plant, the step of contacting the seeds of a plant with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Adaptation of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%). , 90%, 100% or more than 100%).

また別の態様において、本明細書では、植物のプロトプラストに、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, the present specification comprises contacting a plant protoplast with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein, comprising adapting the plant to an untreated plant. Increased degree (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% or over 100%) A way to make it is provided.

別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の植物細胞に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In another embodiment, herein, a method of increasing fitness of a plant, the step of contacting a plant cell of a plant with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Adaptation of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%). , 90%, 100% or more than 100%).

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の分裂組織に、有効量の、本明細書に提供されるいずれかの植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, herein, a method of increasing the fitness of a plant, the meristem of the plant is contacted with an effective amount of any of the plant modification compositions provided herein. Plant fitness to untreated plants, including steps (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80). %, 90%, 100% or more than 100%) methods are provided.

また別の態様において、本明細書では、植物の適応度を増加させる方法であって、植物の胚芽に、有効量の、本明細書に提供される植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物に対して植物の適応度を(例えば、約1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超)増加させる方法が提供される。 In yet another embodiment, the present specification comprises a method of increasing the fitness of a plant, comprising contacting the plant germ with an effective amount of the plant modification composition provided herein. Fitness of plants to untreated plants (eg, about 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%) , 100% or more than 100%) are provided.

B.適用方法
本明細書に記載の植物は、植物への組成物の送達又は投与を可能にする任意の好適な方法で、本明細書に記載の組成物のいずれかに曝露させることができる。植物改変組成物は、単独又は他の活性物質(例えば、施肥剤)若しくは非活性物質と組み合わせてのいずれでも送達され得、例えば有効濃度の植物改変組成物を送達するように製剤化された濃縮液、ゲル、溶液、懸濁液、散布液、粉末、ペレット、ブリケット、ブリック等の形態において、例えば噴霧、インジェクション(マイクロインジェクション)、植物経由、注入、浸漬によって適用され得る。本明細書に記載される組成物の適用量及び適用部位は、概して、植物の習性、植物を植物改変組成物により標的化することができる生活環ステージであるか、又は適用が行われる部位並びに植物改変組成物の物理的及び機能的特性によって決定される。
B. Methods of Application The plants described herein can be exposed to any of the compositions described herein in any suitable manner that allows delivery or administration of the composition to the plant. The plant modification composition can be delivered either alone or in combination with other active or inactive substances (eg, fertilizers), eg, concentrates formulated to deliver an effective concentration of the plant modification composition. It can be applied in the form of liquids, gels, solutions, suspensions, sprays, powders, pellets, briquettes, bricks and the like, for example by spraying, injection (microinjection), via plants, injection, immersion. The amounts and sites of application of the compositions described herein are generally plant habits, sites of life cycle where plants can be targeted by plant-modified compositions, and sites to which they are applied. Determined by the physical and functional properties of the plant modification composition.

一部の例では、本組成物は、例えば、背負式散布、空中散布、作物散布/散粉等により、植物、例えば作物の上に直接噴霧される。植物改変組成物が植物に送達される例では、植物改変組成物を投与される植物は、いずれの植物成長段階でもあり得る。例えば、製剤化された植物改変組成物は、植物成長初期に種子コーティング又は経根処理として又は作物サイクル後期に植物全体の処理として適用することができる。一部の例では、植物改変組成物は、局所薬剤として植物に適用され得る。 In some examples, the composition is sprayed directly onto a plant, eg, a crop, for example by backpack spraying, aerial spraying, crop spraying / dusting, and the like. In the example where the plant modification composition is delivered to the plant, the plant to which the plant modification composition is administered can be at any stage of plant growth. For example, the formulated plant modification composition can be applied as a seed coating or rooting treatment early in plant growth or as a whole plant treatment late in the crop cycle. In some examples, the plant modification composition may be applied to the plant as a topical agent.

さらに、植物改変組成物は、植物又は有害動物の組織を通じて吸収され、分布する浸透性薬剤として(例えば、植物が成長する土壌中又は植物の水やりに使用される水中に)適用され得る。一部の例では、植物又は飼料生物は植物改変組成物を発現するように遺伝的に形質転換され得る。 In addition, the plant modification composition can be applied as a permeable agent that is absorbed and distributed through the tissues of the plant or pest (eg, in the soil in which the plant grows or in the water used to water the plant). In some examples, the plant or feed organism can be genetically transformed to express a plant modification composition.

遅延放出又は継続的放出も、植物改変組成物又は植物改変組成物を含む組成物をゼラチンなどの溶解性又は生体内分解性コーティング層で被覆することにより、このコーティングが使用環境内で溶解又は分解し、次に植物改変組成物が利用可能になることで達成することができるか、又は薬剤を溶解性又は分解性マトリックス中に分散させることにより達成できる。有利には、こうした継続的放出及び/又は分注手段装置を使用して、本明細書に記載される植物改変組成物の1つ以上の有効濃度を常に維持することができる。 Delayed or continuous release also allows the coating to dissolve or decompose in the environment of use by coating the plant-modified composition or the composition containing the plant-modified composition with a soluble or biodegradable coating layer such as gelatin. It can then be achieved by making the plant modification composition available, or by dispersing the agent in a soluble or degradable matrix. Advantageously, such continuous release and / or dispensing means devices can be used to maintain one or more effective concentrations of the plant modification compositions described herein at all times.

一部の例では、植物改変組成物は、植物の部分、例えば葉、種子、花粉、根、果実、新芽若しくは花又はそれらの組織、細胞若しくはプロトプラストに送達される。一部の例では、植物改変組成物は、植物の細胞に送達される。一部の例では、植物改変組成物は、植物のプロトプラストに送達される。一部の例では、植物改変組成物は、植物の組織に送達される。例えば、組成物は、植物の分裂組織(例えば、頂端分裂組織、側部分裂組織又は節間分裂組織)に送達され得る。一部の例では、組成物は、植物の永久組織(例えば、単一組織(例えば、実質、厚角組織若しくは厚膜組織)又は複合永久組織(例えば、木質部若しくは師部)に送達され得る。一部の例では、組成物は、植物胚芽に送達される。 In some examples, the plant modification composition is delivered to parts of the plant, such as leaves, seeds, pollen, roots, fruits, shoots or flowers or their tissues, cells or protoplasts. In some examples, the plant modification composition is delivered to plant cells. In some examples, the plant modification composition is delivered to the plant protoplasts. In some examples, the plant modification composition is delivered to the tissue of the plant. For example, the composition can be delivered to a plant meristem (eg, apical meristem, lateral meristem or internode meristem). In some examples, the composition may be delivered to plant permanent tissue (eg, single tissue (eg, parenchyma, collenchyma or thick membrane tissue) or complex permanent tissue (eg, xylem or phloem). In some examples, the composition is delivered to the plant germ.

一部の例では、植物改変組成物は、野外適用の場合、1ヘクタール当たりのPMPの量(g/ha若しくはkg/ha)又は1ヘクタール当たりの有効成分(例えば、植物改変剤)若しくは酸同等物の量(kg a.i./ha若しくはa.i./ha)として推奨され得る。一部の例では、組成物中にPMPを含まない植物改変剤を適用した場合と同じ結果を達成するために、本組成物中では、より少ない量の植物改変剤が土壌、植物培地、種子植物組織又は植物に適用されることが必要とされ得る。例えば、植物改変剤の量は、非PMP組成物中に適用される同じ植物改変剤、例えばPMPなしでの同じ植物改変剤の直接適用より約2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50若しくは100倍(又は約2から約100倍までの任意の範囲、例えば約2〜10倍;約5〜15倍、約10〜20倍;約10〜50倍)低いレベルで適用され得る。本発明の植物改変組成物は、1ヘクタール当たりの様々な量で、例えば約0.0001、0.001、0.005、0.01、0.1、1、2、10、100、1,000、2,000、5,000(又は約0.0001〜5,000の任意の範囲)kg/haで適用することができる。例えば、約0.0001〜約0.01、約0.01〜約10、約10〜約1,000、約1,000〜約5,000kg/haである。 In some examples, the plant modification composition, for field application, is the amount of PMP per hectare (g / ha or kg / ha) or the active ingredient per hectare (eg, plant modifier) or acid equivalent. It can be recommended as the amount of material (kg ai / ha or ai / ha). In some examples, in order to achieve the same results as when a PMP-free plant modifier was applied to the composition, a smaller amount of the plant modifier was added to the soil, plant medium, seeds in the composition. It may need to be applied to plant tissues or plants. For example, the amount of plant modifier is about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 compared to direct application of the same plant modifier applied in a non-PMP composition, eg the same plant modifier without PMP. , 9, 10, 15, 20, 30, 50 or 100 times (or any range from about 2 to about 100 times, eg about 2-10 times; about 5-15 times, about 10-20 times; about 10 times. ~ 50 times) can be applied at lower levels. The plant modification compositions of the present invention are in various amounts per hectare, eg, about 0.0001, 0.001, 0.005, 0.01, 0.1, 1, 2, 10, 100, 1, It can be applied at 000, 2,000, 5,000 (or any range of about 0.0001 to 5,000) kg / ha. For example, it is about 0.0001 to about 0.01, about 0.01 to about 10, about 10 to about 1,000, and about 1,000 to about 5,000 kg / ha.

III.植物
多様な植物に本明細書に記載の植物改変組成物を送達するか又はそうした植物をそれで処理することができる。本方法に従って植物改変組成物を送達する(即ち「処理する」)ことができる植物として、全植物及びそれらの部分があり、そうした部分として、限定されないが、新芽植物器官/構造(例えば、葉、茎及び塊茎)、根、花及び花器/構造(例えば、包葉、萼片、花弁、雄蕊、心皮、葯及び胚珠)、種子(胚、胚乳、子葉及び種皮を含む)並びに果実(成熟した子房)、植物組織(例えば、維管束組織、基本組織など)並びに細胞(例えば、孔辺細胞、卵細胞など)並びにこれらの子孫が挙げられる。植物部分は、さらに、新芽、根、茎、種子、托葉、葉、花弁、花、胚珠、包葉、枝、葉柄、節間板、樹皮、軟毛、分げつ、根茎、葉状体、葉身、花粉、雄蕊などの植物部分も示し得る。
III. Plants A variety of plants can be delivered with or treated with the plant modification compositions described herein. Plants to which the plant modification composition can be delivered (ie, "processed") according to the method include whole plants and parts thereof, such as, but not limited to, sprout plant organs / structures (eg, leaves, etc.). Stems and stalks), roots, flowers and flower vessels / structures (eg, follicles, stalks, petals, buds, carpels, anthers and ovules), seeds (including embryos, endosperms, cotyledons and seed coats) and fruits (mature offspring). Tufts), plant tissues (eg, vascular tissue, basic tissue, etc.) and cells (eg, guard cells, egg cells, etc.) and their progeny. Plant parts are also sprouts, roots, stems, seeds, leaves, leaves, petals, flowers, germs, foliage, branches, peduncles, internodes, bark, soft hair, splits, rhizomes, fronds, leaves. Plant parts such as flesh, pollen, and rooster can also be shown.

本明細書に開示される方法で処理することができる植物の種類は、高等及び下等植物の種類を含み、こうした植物として、被子植物(単子葉及び双子葉植物)、裸子植物、シダ、トクサ、裸茎植物(psilophytes)、ヒカゲノカズラ(lycophyte)、コケ類及び藻類(例えば、多細胞若しくは単細胞藻類)が挙げられる。本方法に従って処理することができる植物は、さらに、あらゆる維管束植物、例えば単子葉若しくは双子葉又は裸子植物を含み、こうしたものとして、限定されないが、アルファルファ、リンゴ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)、バナナ、オオムギ、カノーラ、トウゴマ、キク、クローバー、カカオ、コーヒー、綿、綿実、トウモロコシ、クランベ、クランベリー、キュウリ、デンドロビウム、ヤマイモ、ユーカリ属、ウシノケグサ、亜麻、グラジオラス、ユリ科、亜麻仁、キビ、マスクメロン、カラシ、オーツムギ、アブラヤシ、アブラナ、パパイヤ、ピーナッツ、パイナップル、観賞植物、インゲンマメ、ジャガイモ、ナタネ、コメ、ライムギ、ライグラス、ベニバナ、ゴマ、モロコシ、ダイズ、テンサイ、サトウキビ、ヒマワリ、イチゴ、タバコ、トマト、芝草、コムギ並びにレタス、セロリ、ブロッコリー、カリフラワー、ウリ科植物などの野菜作物;リンゴ、ナシ、モモ、オレンジ、グレープフルーツ、レモン、ライム、アーモンド、ペカン、クルミ、ヘーゼルなどの果実及び堅果樹;ブドウ(例えば、ブドウ園)、キウイ、ホップなどのブドウ;ラズベリー、ブラックベリー、セイヨウスグリなどの果実低木及びキイチゴ;セイヨウトネリコ、マツ、モミ、カエデ、オーク、クルミ、ポプラなどの森林樹;さらにはアルファルファ、カノーラ、トウゴマ、トウモロコシ、綿、クランベ、亜麻、亜麻仁、カラシ、アブラヤシ、アブラナ、ピーナッツ、ジャガイモ、コメ、ベニバナ、ゴマ、ダイズ、テンサイ、ヒマワリ、タバコ、トマト及びコムギが挙げられる。本発明の方法に従って処理することができる植物は、あらゆる作物植物、例えば飼料作物、油料種子作物、穀類作物、果実作物、野菜作物、繊維作物、香辛料作物、堅果作物、芝作物、砂糖作物、飲料作物及び森林作物が挙げられる。特定の例では、本方法で処理される作物植物は、ダイズ植物である。他の特定の例では、作物植物は、コムギである。特定の例では、作物植物は、トウモロコシである。特定の例では、作物植物は、綿である。特定の例では、作物植物は、アルファルファである。特定の例では、作物植物は、テンサイである。特定の例では、作物植物は、コメである。特定の例では、作物植物は、ジャガイモである。特定の例では、作物植物は、トマトである。 The types of plants that can be treated by the methods disclosed herein include higher and lower plant types, such as angiosperms (single-leaf and dicotyledonous plants), angiosperms, ferns, and toxas. , Pterophytes, lycophytes, mosses and algae (eg, multi-cell or single-cell algae). Plants that can be treated according to this method further include, but are not limited to, any tubule plant, such as monocotyledonous or dicotyledonous or numerous plants, such as, but not limited to, alfalfa, apple, rapepsis, banana, barley. , Canola, Tougoma, Kiku, Clover, Cacao, Coffee, Cotton, Cottonseed, Corn, Cranbe, Cranberry, Cucumber, Dendrobium, Yamaimo, Eucalyptus, Uchinokegusa, Flax, Graradius, Liaceae, Flaxseed, Millon, Mask Melon, Karashi , Otsumugi, oilseed rape, oilseed rape, papaya, peanuts, pineapple, ornamental plants, green beans, potatoes, rapeseed, rice, limewood, ryegrass, benibana, sesame, morokoshi, soybeans, tensai, sugar cane, sunflower, strawberries, tobacco, tomatoes, turfgrass, Wheat and vegetable crops such as lettuce, celery, broccoli, cauliflower, rapeseed; fruits and fruit trees such as apple, pear, peach, orange, grapefruit, lemon, lime, almond, pecan, walnut, hazel; grapes (eg, grapes) (Vegetable garden), grapes such as kiwi, hops; fruit shrubs such as raspberries, blackberries, rapeseed and strawberry; forest trees such as oilseed rape, pine, fir, maple, oak, walnuts, poplar; and even alfalfa, canola, Examples include sesame seeds, corn, cotton, crumbets, flax, flaxseed, rapeseed, oilseed rape, oilseed rape, peanuts, potatoes, rice, benibana, sesame seeds, soybeans, tensai, sunflowers, tobacco, tomatoes and wheat. The plants that can be processed according to the method of the present invention include all crops, such as forage crops, oily seed crops, grain crops, fruit crops, vegetable crops, textile crops, spice crops, fruit crops, turf crops, sugar crops, beverages. Examples include crops and forest crops. In a particular example, the crop plant treated by this method is a soybean plant. In another particular example, the crop plant is wheat. In a particular example, the crop plant is corn. In a particular example, the crop plant is cotton. In a particular example, the crop plant is alfalfa. In a particular example, the crop plant is sugar beet. In a particular example, the crop plant is rice. In a particular example, the crop plant is a potato. In a particular example, the crop plant is tomato.

特定の例では、植物は、穀類である。こうした穀類植物の例として、限定されないが、単子葉又は双子葉植物があり、こうしたものとして、限定されないが、カエデ属種(Acer spp.)、ネギ属種(Allium spp.)、アマランサス属種(Amaranthus spp.)、パイナップル(Ananas comosus)、セロリ(Apium graveolens)、ラッカセイ属種(Arachis spp)、アスパラガス(Asparagus officinalis)、ビート(Beta vulgaris)、アブラナ属種(Brassica spp.)(例えば、セイヨウアブラナ(Brassica napus)、ブラッシカ・ラパ種(Brassica rapa ssp.)(カノーラ、ナタネ、アブラナ(turnip rape))、カメリア・シネンシス(Camellia sinensis)、カンナ・インディカ(Canna indica)、大麻サライバ(Cannabis saliva)、トウガラシ属種(Capsicum spp.)、クリ属種(Castanea spp.)、エンダイブ(Cichorium endivia)、シトルラス・ラナタス(Citrullus lanatus)、シトラス属種(Citrus spp.)、ココス属種(Cocos spp.)、コフィア属種(Coffea spp.)、コリアンドラム・サティヴァム(Coriandrum sativum)、コリラス属種(Corylus spp.)、クラタエグス属種(Crataegus spp.)、ククルビタ属種(Cucurbita spp.)、ククミス属種(Cucumis spp.)、ダウクス・カロタ(Daucus carota)、ファグス属種(Fagus spp.)、フィクス・カリカ(Ficus carica)、フラガリア属種(Fragaria spp.)、ギンクゴ・ビロバ(Ginkgo biloba)、グリシン属種(Glycine spp.)(例えば、グリシン・マックス(Glycine max)、ソーヤ・ヒスピダ(Soja hispida)若しくはソーヤ・マックス(Soja max))、ゴシピウム・ヒルスツム(Gossypium hirsutum)、ヘリアンタス属種(Helianthus spp.)(例えば、ヘリアンタス・アンヌス(Helianthus annuus))、ハイビスカス属種(Hibiscus spp.)、ホルデウム属種(Hordeum spp.)(例えば、ホルデウム・ウルガレ(Hordeum vulgare))、イポメア・バタタス(Ipomoea batatas)、ジュグランス属種(Juglans spp.)、ラクツカ・サティバ(Lactuca sativa)、リナム・ウシタチシム(Linum usitatissimum)、リッチ・チネンシス(Litchi chinensis)、ロータス属種(Lotus spp.)、ルッファ・アクタングラ(Luffa acutangula)、ルピナス属種(Lupinus spp.)、リコペルシコン属種(Lycopersicon spp.)(例えば、リコペルシコン・エスクレンタム(Lycopersicon esculenturn)、リコペルシコン・リコペルシカム(Lycopersicon lycopersicum)、リコペルシコン・ピリフォルメ(Lycopersicon pyriforme))、マルス属種(Malus spp.)、メディカゴ・サティバ(Medicago sativa)、メンタ属種(Mentha spp.)、ミスカンサス・シネンシス(Miscanthus sinensis)、モルス・ニグラ(Morus nigra)、ムサ属種(Musa spp.)、ニコチアナ属種(Nicotiana spp.)、オレア属種(Olea spp.)、オリザ属種(Oryza spp.)(例えば、オリザ・サティバ(Oryza sativa)、オリザ・ラチフォリア(Oryza latifolia))、パニカム・ミリアセウム(Panicum miliaceum)、パニカム・ヴィルガツム(Panicum virgatum)、パッシフロラ・エドゥリス(Passiflora edulis)、ペトローズリヌム・クリスプム(Petroselinum crispum)、ファセオルス属種(Phaseolus spp.)、ピヌス属種(Pinus spp.)、ピスタシア・ヴェラ(Pistacia vera)、ピスム属種(Pisum spp.)、ポア属種(Poa spp.)、ポプルス属種(Populus spp.)、プルヌス属種(Prunus spp.)、ピルス・コムニス(Pyrus communis)、ケルクス属種(Quercus spp.)、ラファヌス・サティバス(Raphanus sativus)、レウム・ラバルバルム(Rheum rhabarbarum)、リベス属種(Ribes spp.)、リシナス・コムニス(Ricinus communis)、ルブス属種(Rubus spp.)、サッカルム属種(Saccharum spp.)、サリクス属種(Salix sp.)、サンブクス属種(Sambucus spp.)、セカレ・セレアレ(Secale cereale)、セサマム属種(Sesamum spp.)、シナピス属種(Sinapis spp.)、ソラナム属種(Solanum spp.)(例えば、ソラナム・トゥーベロースム(Solanum tuberosum)、ソラナム・インテグリフォリウム(Solanum integrifolium)又はソラナム・リコペルシコン(Solanum lycopersicum))、ソルガム・バイカラー(Sorghum bicolor)、ソルガム・ハレペンス(Sorghum halepense)、スピナシア属種(Spinacia spp.)、タマリンヅス・インディカ(Tamarindus indica)、テオブロマ・カカオ(Theobroma cacao)、トリフォリウム属種(Trifolium spp.)、トリチコセケル・リンパウイ(Triticosecale rimpaui)、トリチカム属種(Triticum spp.)(例えば、トリチカム・エスチバム(Triticum aestivum)、トリチカム・デュラム(Triticum durum)、トリチカム・ツルギダム(Triticum turgidum)、トリチカム・ハイベルナム(Triticum hybernum)、トリチカム・マチャ(Triticum macha)、トリチカム・サティヴァム(Triticum sativum)若しくはトリチカム・バルガレ(Triticum vulgare))、バクシニウム属種(Vaccinium spp.)、ビキア属種(Vicia spp.)、ビグナ属種(Vigna spp.)、ビオラ・オドラータ(Viola odorata)、ビチス属種(Vitis spp.)及びゼア・マイス(Zea mays)から選択される飼料若しくはマメ科牧草、観賞植物、食用作物、樹木又は低木が挙げられる。特定の実施形態では、作物植物は、コメ、アブラナ、カノーラ、ダイズ、トウモロコシ(corn)(トウモロコシ(maize))、綿、サトウキビ、アルファルファ、モロコシ又はコムギである。 In a particular example, the plant is a cereal. Examples of such cereal plants include, but are not limited to, monocotyledonous or dicotyledonous plants, such as, but not limited to, allium spp., Allium spp. Amaranthus spp., Pineapple (Ananas comosos), Celery (Apium plants), Aracchys spp, Asparagus (Asparagus officeis), Beet (Beta vulgas) sp. Brassica napus, Brassica rapa ssp. (Canola, rapeseed, turnip rape), Camellia sinensis, Camellia sinensis, Canna indica na , Allium spp., Castanea spp., Endive (Cichorium endiva), Citrulus lanatus, Citrus spp., Cocos spp. , Coffea spp., Coriandrum sativum, Corylus spp., Crataegus spp., Cucurbita spp., Cucurbita spp. Cucumis spp.), Daucus carota, Fagus spp., Ficus carica, Fragaria spp., Allium spp., Allium spp., Allium spp., Allium spp., Allium spp., Allium spp. (Glycine spp.) (For example, Glycine max, Soya hispida or Soya max), Gossypium hirsutum, Helianthus sp. .. (Eg Helianthus annuus), Hibiscus spp., Hordeum spp. (Eg, Hordeum vulgare), Ipomea batas (Ipomea ata) Juglans spp., Lactuca sativa, Linum sitatissimum, Litchi chinensis, Lotus spp, lotus spp. Lupinus spp., Lycopersicon spp. (For example, Lycopersicon esculenturn, Lycopersicon lycopercicum, Lycopersicon lycoper) spp.), Medicago sativa, Menta spp., Miscanthus sinensis, Morus nigra, Musa spp., Nikothiana sp. (Nicotiana spp.), Olea spp., Oryza spp. (For example, Oryza sativa, Oryza latifolia), Panicum milicaum. , Panicum virgatum, Passiflora edulis, Petroselinum crispum, Phaseolus spp., Phaseolus spp., Pinus spip. , Pisum spp., Poa spp., Poa spp. Populus spp. ), Prunus spp., Pyrus communis, Quercus spp., Raphanus sativus, Rheum rabarbarum sp. .), Ricinus communis, Rubus spp., Saccharum spp., Salix sp., Sambucus spp., Secare sp. (Secale cereal), Sesamum spp., Synapis spp., Solanum spp. (For example, Solanum tuberosum, Solanam intefolium). Solanum integrifolia or Solanum lycopersicum), Sorghum bicolor, Sorghum halepens, Sorghum halepense, Spinasia sp. (Theobroma cacao), Trifolium spp., Triticosekel lymphui, Triticum spp. (For example, Triticum estibum, Triticum astimum) Triticum turgidam, Triticum hybernum, Triticum macha, Triticum sativum, Triticum sativum, Triticum vulgare, Triticum vulgare, Triticum vulgare Vicia spp., Vigna spp., Viola sp. Viola odorata, Vitis spp. ) And feeds or legumes selected from Zea mays, ornamental plants, edible crops, trees or shrubs. In certain embodiments, the crop plant is rice, rape, canola, soybean, corn (corn), cotton, sugar cane, alfalfa, great millet or wheat.

特定の例では、本組成物及び方法を使用して、収穫後の植物若しくは植物部分又は飼料製品を処理することができる。一部の例では、食料又は飼料製品は、非植物食料又は飼料製品(例えば、ヒト、動物又は家畜が摂食可能な製品(例えば、キノコ))である。 In certain examples, the compositions and methods can be used to treat post-harvest plants or plant parts or feed products. In some examples, the food or feed product is a non-vegetable food or feed product (eg, a product edible by humans, animals or livestock (eg, mushrooms)).

本発明で使用される植物又は部分は、あらゆる植物発生段階の植物を含む。特定の例では、送達は、発芽、苗木成長、栄養成長及び生殖成長の段階で行う。特定の例では、植物への送達は、栄養成長及び生殖成長段階で行うことができる。一部の例では、組成物は、植物の花粉に送達される。一部の例では、組成物は、植物の種子に送達される。一部の例では、組成物は、植物のプロトプラストに送達される。一部の例では、組成物は、植物の組織に送達される。例えば、組成物は、植物の分裂組織(例えば、頂端分裂組織、側部分裂組織又は節間分裂組織)に送達され得る。一部の例では、組成物は、植物の永久組織(例えば、単一組織(例えば、実質、厚角組織若しくは厚膜組織)又は複合永久組織(例えば、木質部若しくは師部)に送達され得る。一部の例では、組成物は、植物胚芽に送達される。一部の例では、組成物は、植物細胞に送達される。栄養成長及び生殖成長の段階は、本明細書において「成体」又は「成熟」植物とも呼ばれる。 The plants or parts used in the present invention include plants at any stage of plant development. In certain examples, delivery is at the stages of germination, sapling growth, vegetative growth and reproductive growth. In certain cases, delivery to the plant can be done at the vegetative and reproductive growth stages. In some examples, the composition is delivered to the pollen of the plant. In some examples, the composition is delivered to the seeds of the plant. In some examples, the composition is delivered to a plant protoplast. In some examples, the composition is delivered to plant tissue. For example, the composition can be delivered to a plant meristem (eg, apical meristem, lateral meristem or internode meristem). In some examples, the composition may be delivered to plant permanent tissue (eg, single tissue (eg, parenchyma, collenchyma or thick membrane tissue) or complex permanent tissue (eg, xylem or phloem). In some examples, the composition is delivered to the plant germ. In some examples, the composition is delivered to the plant cells. The stages of vegetative growth and reproductive growth are "adult" herein. Also called a "mature" plant.

組成物が植物部分に送達される例において、植物部分は、植物改変剤によって改変され得る。代わりに、植物改変剤は、植物の他の部分に分配され、引き続いて植物改変剤によって改変され得る。 In an example where the composition is delivered to a plant portion, the plant portion can be modified by a plant modifier. Alternatively, the plant modifier can be distributed to other parts of the plant and subsequently modified by the plant modifier.

IV.異種植物改変剤
本明細書に記載される植物改変組成物としては、1種以上の異種植物改変剤が挙げられる。例えば、PMPは、異種植物改変剤を封入し得る。代わりに又は加えて、異種植物改変剤は、PMPの表面に埋め込まれるか共役され得る。
IV. Heterogeneous plant modifiers Examples of the plant modifiers described herein include one or more heterologous plant modifiers. For example, PMP may encapsulate a heterologous plant modifier. Alternatively or additionally, the heterologous plant modifier may be embedded or conjugated to the surface of the PMP.

一部の例では、植物改変剤は、ペプチド又は核酸を含み得る。植物改変剤は、様々な植物の適応度を増加させる薬剤又は1種以上の特定植物(例えば、植物の特定の種若しくは属)を標的とする薬剤であり得る。加えて、一部の例では、植物改変組成物は、2種以上(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10種又は10種超)の様々な植物改変剤を含む。一部の例では、異種植物改変剤は、リボ核タンパク質(RNP)を含み、例えば1種以上のRNA結合タンパク質と関連する1つ以上のRNA分子を含む。 In some examples, the plant modifier may include peptides or nucleic acids. The plant modifier can be an agent that increases the fitness of various plants or an agent that targets one or more specific plants (eg, a specific species or genus of plants). In addition, in some examples, the plant-modifying composition comprises two or more (eg, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more than 10) various plant-modifying agents. including. In some examples, the heterogeneous plant modifier comprises a ribonucleoprotein (RNP), eg, one or more RNA molecules associated with one or more RNA binding proteins.

さらに、一部の例では、異種植物改変剤(例えば、核酸分子又はペプチドを含む薬剤)は、改変され得る。例えば、改変は、化学的改変、例えばマーカへの共役、例えば蛍光マーカ又は放射性マーカであり得る。他の例では、改変は、薬剤、例えば脂質、グリカン、ポリマー(例えば、PEG)、カチオン部分の安定性、送達、標的化、バイオアベイラビリティ又は半減期を強化する部との共役又は機能的連絡を含み得る。 In addition, in some examples, heterologous plant modifiers (eg, drugs containing nucleic acid molecules or peptides) can be modified. For example, the modification can be a chemical modification, eg, a conjugate to a marker, eg, a fluorescent marker or a radioactive marker. In another example, the modification is a conjugate or functional communication with a drug such as a lipid, glycan, polymer (eg, PEG), a moiety that enhances the stability, delivery, targeting, bioavailability or half-life of the cationic moiety. Can include.

本明細書に開示される植物改変組成物及び方法において使用することができる異種植物改変剤(例えば、ペプチド又は核酸)の例を以下に概説する。 Examples of heterologous plant modifiers (eg, peptides or nucleic acids) that can be used in the plant modification compositions and methods disclosed herein are outlined below.

A.ポリペプチド
本明細書に記載の植物改変組成物(例えば、PMP)は、異種ポリペプチドを含み得る。一部の例では、本明細書に記載の植物改変組成物は、ポリペプチド又は植物を改変する(例えば、植物の適応度を増加させる)その機能的断片又は誘導体を含む。例えば、ポリペプチドは、植物の適応度を増加させることができる。本明細書に記載のポリペプチドを含む植物改変組成物は、(a)標的レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のポリペプチド濃度を達成し;且つ(b)植物を改変する(例えば、植物の適応度を増加させる)のに十分な量及び時間で植物と接触させることができる。
A. Polypeptides The plant modification compositions described herein (eg, PMPs) may comprise heterologous polypeptides. In some examples, the plant modification compositions described herein include a polypeptide or a functional fragment or derivative thereof that modifies a plant (eg, increases the fitness of the plant). For example, polypeptides can increase the fitness of plants. Plant modification compositions comprising the polypeptides described herein achieve (a) target levels (eg, predetermined or threshold levels) of polypeptide concentrations; and (b) modify plants (eg, plants). It can be contacted with the plant in sufficient quantity and time to increase fitness).

本発明で使用することができるポリペプチドの例として、酵素(例えば、代謝リコンビナーゼ、ヘリカーゼ、インテグラーゼ、RNAse、DNAse若しくはユビキチン化タンパク質)、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質(例えば、CRISPR−Cas系、TALEN若しくはジンクフィンガー)、リボタンパク質、タンパク質アプタマー又はシャペロンが挙げられ得る。 Examples of polypeptides that can be used in the present invention include enzymes (eg, metabolic recombinases, helicases, integrases, RNAse, DNAse or ubiquitinated proteins), pore-forming proteins, signaling ligands, cell membrane permeation peptides, transcription factors, etc. Receptors, antibodies, nanobodies, gene editing proteins (eg, CRISPR-Cas system, TALEN or zinc fingers), riboproteins, protein aptamers or chaperones can be mentioned.

本発明に含まれるポリペプチドは、天然に存在するポリペプチド又は組換えにより作製された変異体を含み得る。一部の例では、ポリペプチドは、その機能性断片又は変異体(例えば、酵素として活性の断片又はその変異体)であり得る。例えば、ポリペプチドは、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるポリペプチド又は天然に存在するポリペプチドの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する本明細書に記載される任意のポリペプチドの機能的に活性な変異体であり得る。一部の例では、ポリペプチドは、目的のタンパク質と少なくとも50%(例えば、少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%、97%、99%又はそれを超える)同一性を有し得る。 The polypeptides included in the present invention may include naturally occurring polypeptides or recombinantly produced variants. In some examples, the polypeptide can be a functional fragment or variant thereof (eg, a fragment or variant thereof that is active as an enzyme). For example, the polypeptide may be, for example, at least 70%, 71%, 72%, 73%, 74 with the sequence of the polypeptide described herein or a naturally occurring polypeptide over a specific region or over the entire sequence. %, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, A functionally active variant of any of the polypeptides described herein having 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% identity. Can be. In some examples, the polypeptide is at least 50% (eg, at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97%, 99% or more) identical to the protein of interest. Can have sex.

本明細書に記載のポリペプチドは、本明細書に記載される使用のいずれかのために組成物に配合することができる。本明細書に開示される組成物は、任意の数又は種類(例えば、クラス)のポリペプチド、例えば少なくとも約1つのポリペプチド、2、3、4、5、10、15、20若しくはそれを超えるポリペプチドを含み得る。組成物中の各ポリペプチドの好適な濃度は、ポリペプチドの有効性、安定性、組成物中の個別のポリペプチドの数、配合及び組成物の適用方法などの要因に応じて変動する。一部の例では、液体組成物中の各ポリペプチドは、約0.1ng/mL〜約100mg/mLである。一部の例では、固体組成物中の各ポリペプチドは、約0.1ng/g〜約100mg/gである。 The polypeptides described herein can be incorporated into a composition for any of the uses described herein. The compositions disclosed herein are of any number or type (eg, class) of polypeptide, eg, at least about one polypeptide, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20 or more. It may contain a polypeptide. The suitable concentration of each polypeptide in the composition will vary depending on factors such as the efficacy and stability of the polypeptide, the number of individual polypeptides in the composition, the formulation and the method of application of the composition. In some examples, each polypeptide in the liquid composition is from about 0.1 ng / mL to about 100 mg / mL. In some examples, each polypeptide in the solid composition is from about 0.1 ng / g to about 100 mg / g.

ポリペプチドを作製する方法は、当技術分野においてルーティンである。一般的に、Smales&James(Eds.),Therapeutic Proteins:Methods and Protocols(Methods in Molecular Biology),Humana Press(2005);及びCrommelin,Sindelar&Meibohm(Eds.),Pharmaceutical Biotechnology:Fundamentals and Applications,Springer(2013)を参照されたい。 Methods of making polypeptides are routine in the art. In general, Smales & James, Therapeutic Proteins (Eds.):; (. Eds) Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology), Humana Press (2005) and Crommelin, Sindelar & Meibohm, Pharmaceutical Biotechnology: Fundamentals and Applications, the Springer (2013) Please refer.

ポリペプチドを作製する方法は、植物細胞での発現を含むが、適切なプロモータの制御下、昆虫細胞、酵母、細菌、哺乳動物細胞又は他の細胞を用いて、組換えタンパク質を作製することもできる。哺乳動物発現ベクターは、複製起点などの非転写エレメント、好適なプロモータ及びエンハンサー並びに他の5’若しくは3’フランキング非転写配列及び必要なリボソーム結合部位などの5’若しくは3’非転写配列、ポリアデニル化部位、スプライスドナー及びアクセプター部位並びに終結配列を含み得る。SV40ウイルスゲノム由来のDNA配列、例えばSV40起点、早期プロモータ、エンハンサー、スプライス及びポリアデニル化部位を用いて、異種DNA配列の発現に必要な他の遺伝子エレメントを提供することもできる。細菌、真菌、酵母及び哺乳動物細胞宿主と一緒に使用するのに適切なクローニング及び発現ベクターは、Green&Sambrook,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Fourth Edition),Cold Spring Harbor Laboratory Press(2012)に記載されている。 Methods for making polypeptides include expression in plant cells, but recombinant proteins can also be made using insect cells, yeast, bacteria, mammalian cells or other cells under the control of appropriate promoters. can. Mammalian expression vectors include non-transcriptional elements such as origins of replication, suitable promoters and enhancers as well as other 5'or 3'flanking non-transcriptional sequences and 5'or 3'non-transcriptional sequences such as the required ribosome binding site, polyadenylation. It may include an origin of replication, a splice donor and an acceptor site, and a terminal sequence. DNA sequences derived from the SV40 viral genome, such as SV40 origins, early promoters, enhancers, splices and polyadenylation sites, can also be used to provide other genetic elements required for expression of heterologous DNA sequences. Suitable cloning and expression vectors for use with bacterial, fungal, yeast and mammalian cell hosts are described in Green & Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Fourth Edition), Cold Spring Harbor Laboratory 12 Ress. There is.

様々な哺乳動物細胞培養系を使用して、組換えポリペプチド薬剤を発現させて、製造することができる。哺乳動物発現系の例としては、CHO細胞、COS細胞、HeLA及びBHK細胞株が挙げられる。タンパク質治療薬生産のための宿主細胞培養の方法は、例えば、Zhou and Kantardjieff(Eds.),Mammalian Cell Cultures for Biologics Manufacturing(Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology),Springer(2014)に記載されている。タンパク質の精製については、Franks,Protein Biotechnology:Isolation,Characterization,and Stabilization,Humana Press(2013);及びCutler,Protein Purification Protocols(Methods in Molecular Biology),Humana Press(2010)に記載されている。タンパク質治療薬の製剤化については、Meyer(Ed.),Therapeutic Protein Drug Products:Practical Approaches to formulation in the Laboratory,Manufacturing,and the Clinic,Woodhead Publishing Series(2012)に記載されている。 Various mammalian cell culture systems can be used to express and produce recombinant polypeptide agents. Examples of mammalian expression systems include CHO cells, COS cells, HeLA and BHK cell lines. Methods of host cell culture for the production of protein therapeutics are described, for example, in Zhou and Kantardjeff (Eds.), Mammalian Cell Cultures for Biochemicals Manufacturing (Advances in Biochemical Engineering). For purification of proteins, France, Protein Biotechnology: Isolation, Proteinization, and Stabilization, Humana Press (2013); and Cutler, Protein Purification Protocols (Methols). For the formulation of a protein therapeutic agent, Meyer (Ed.), Therapeutic Protein Drug Products: Practical Products to formalation in the Laboratory, Manufacturing, and ders.

一部の例では、植物改変組成物は、抗体又はその抗原結合断片を含む。例えば、本明細書に記載される薬剤は、植物の要素の活動及び/若しくは機能を遮断又は増強する抗体であり得る。抗体は、植物中のポリペプチド(例えば、酵素若しくは細胞受容体)のアンタゴニスト又はアゴニストとして作用し得る。標的抗原に対する抗体の作製及び使用は、当技術分野において公知である。例えば、抗体操作、変性オリゴヌクレオチドの使用、5’−RACE、ファージディスプレイ及び突然変異誘発;抗体試験及び特性決定;抗体薬物動態及び薬物力学;抗体精製及び保存;並びにスクリーニング及び標識技法を含む、組換え抗体を作製する方法については、以下を参照されたい:Zhiqiang An(Ed.),Therapeutic Monoclonal Antibodies:From Bench to Clinic,1st Edition,Wiley,2009、さらにはGreenfield(Ed.),Antibodies:A Laboratory Manual,2nd Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press,2013。 In some examples, the plant modification composition comprises an antibody or an antigen-binding fragment thereof. For example, the agents described herein can be antibodies that block or enhance the activity and / or function of plant elements. Antibodies can act as antagonists or agonists of polypeptides (eg, enzymes or cell receptors) in plants. The production and use of antibodies against target antigens are known in the art. Examples include antibody manipulation, use of denatured oligonucleotides, 5'-RACE, phage display and mutagenesis; antibody testing and characterization; antibody pharmacokinetics and pharmacokinetics; antibody purification and storage; and screening and labeling techniques. For a method for producing a recombinant antibody, refer to the following: Zhiqiang An (Ed.), Therapeutic Monoclonal Antibodies: From Bench to Clinic, 1st Edition, Wiley, 2009, and even Greenbody (Greenfiel). Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2013.

B.核酸
一部の例では、本明細書に記載のPMPは、異種核酸を含む。本明細書に記載の植物改変組成物及び方法において、多数の核酸が有用である。本明細書に開示される植物改変組成物は、任意の数又は種類(例えば、クラス)の核酸(例えば、DNA分子又はRNA分子、例えばmRNA、ガイドRNA(gRNA)若しくは阻害性RNA分子(例えば、siRNA、shRNA若しくはmiRNA)又はハイブリッドDNA−RNA分子)、例えば少なくとも約1クラス又は変異体の核酸、2、3、4、5、10、15、20又はそれを超えるクラス又は変異体の核酸を含み得る。組成物中の各核酸の好適な濃度は、核酸の有効性、安定性、個別の核酸の数、製剤、組成物の適用方法等の要因に応じて変動する。本発明で有用な核酸の例としては、アンチセンスRNA、ダイサー基質低分子干渉RNA(dsiRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、低分子ヘアピン(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、(非対称干渉RNA)aiRNA、ペプチド核酸(PNA)、モルホリノ、ロックド核酸(LNA)、piwi−相互作用RNA(piRNA)、リボザイム、デオキシリボザイム(DNAzyme)、アプタマー(DNA、RNA)、環状RNA(circRNA)、ガイドRNA(gRNA)又はDNA分子を含む。核酸は、当技術分野において核酸が安定している、例えばヌクレアーゼ耐性であることを保証することが知られている任意の方法で他の要素(例えば、ポリペプチド)と結合され得る。例えば、核酸は、タンパク質と複合化された場合にヌクレアーゼ耐性であり得る。
B. Nucleic Acids In some examples, the PMPs described herein include heterologous nucleic acids. Numerous nucleic acids are useful in the plant modification compositions and methods described herein. The plant modification compositions disclosed herein are any number or type (eg, class) of nucleic acid (eg, DNA or RNA molecule, eg, mRNA, guide RNA (gRNA) or inhibitory RNA molecule (eg, eg). siRNA, shRNA or miRNA) or hybrid DNA-RNA molecules), including, for example, nucleic acids of at least about 1 class or variant or nucleic acids of 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20 or more classes or variants. obtain. The suitable concentration of each nucleic acid in the composition varies depending on factors such as the efficacy and stability of the nucleic acid, the number of individual nucleic acids, the formulation, the method of applying the composition, and the like. Examples of nucleic acids useful in the present invention include antisense RNA, dicer substrate small interfering RNA (disRNA), small interfering RNA (siRNA), small hairpin (shRNA), microRNA (miRNA), (asymmetric interfering RNA). ) AiRNA, Peptide Nucleic Acid (PNA), Morphorino, Locked Nucleic Acid (LNA), piwi-Interacting RNA (piRNA), Ribozyme, Deoxyribozyme (DNAzyme), Aptamar (DNA, RNA), Circular RNA (circRNA), Guide RNA ( Contains gRNA) or DNA molecules. The nucleic acid can be attached to other elements (eg, polypeptides) in any way known in the art to ensure that the nucleic acid is stable, eg, nuclease resistant. For example, nucleic acids can be nuclease resistant when complexed with proteins.

本明細書に記載の核酸を含む植物改変組成物は、(a)標的レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の核酸濃度を達成し;且つ(b)植物を改変する(例えば、植物の適応度を増加させる)のに十分な量及び時間で植物と接触させることができる。 Plant modification compositions comprising the nucleic acids described herein achieve (a) target level (eg, predetermined or threshold level) nucleic acid concentrations; and (b) modify plants (eg, plant fitness). Can be contacted with the plant in sufficient quantity and time.

(a)ポリペプチドをコードする核酸
一部の例では、植物改変組成物は、ポリペプチドをコードする核酸を含む。ポリペプチドをコードする核酸は、約10〜約50,000ヌクレオチド(nt)、約25〜約100nt、約50〜約150nt、約100〜約200nt、約150〜約250nt、約200〜約300nt、約250〜約350nt、約300〜約500nt、約10〜約1000nt、約50〜約1000nt、約100〜約1000nt、約1000〜約2000nt、約2000〜約3000nt、約3000〜約4000nt、約4000〜約5000nt、約5000〜約6000nt、約6000〜約7000nt、約7000〜約8000nt、約8000〜約9000nt、約9000〜約10,000nt、約10,000〜約15,000nt、約10,000〜約20,000nt、約10,000〜約25,000nt、約10,000〜約30,000nt、約10,000〜約40,000nt、約10,000〜約45,000nt、約10,000〜約50,000nt又はこれらの間の任意の範囲の長さを有し得る。
(A) Nucleic acid encoding a polypeptide In some examples, the plant modification composition comprises a nucleic acid encoding a polypeptide. Nucleic acids encoding polypeptides are about 10 to about 50,000 nucleotides (nt), about 25 to about 100 nt, about 50 to about 150 nt, about 100 to about 200 nt, about 150 to about 250 nt, about 200 to about 300 nt, About 250 to about 350 nt, about 300 to about 500 nt, about 10 to about 1000 nt, about 50 to about 1000 nt, about 100 to about 1000 nt, about 1000 to about 2000 nt, about 2000 to about 3000 nt, about 3000 to about 4000 nt, about 4000 ~ 5,000 nt, about 5,000 to about 6,000 nt, about 6,000 to about 7,000 nt, about 7,000 to about 8,000 nt, about 8,000 to about 9000 nt, about 9000 to about 10,000 nt, about 10,000 to about 15,000 nt, about 10,000 ~ 20,000 nt, about 10,000 ~ about 25,000 nt, about 10,000 ~ about 30,000 nt, about 10,000 ~ about 40,000 nt, about 10,000 ~ about 45,000 nt, about 10,000 It can have a length of ~ about 50,000 nt or any range between them.

植物改変組成物は、目的の核酸配列の機能的に活性の変異体も含み得る。一部の例では、核酸の変異体は、例えば、目的の核酸の配列と、指定領域にわたって又は配列全体にわたって少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。一部の例では、本発明は、本明細書に記載される通りの核酸変異体によりコードされる機能的に活性のポリペプチドを含む。一部の例では、核酸変異体によりコードされる機能的に活性のポリペプチドは、例えば、目的のポリペプチドの配列又は天然由来のポリペプチド配列と、指定領域にわたって又はアミノ酸配列全体にわたって少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。 The plant modification composition may also contain a functionally active variant of the nucleic acid sequence of interest. In some examples, nucleic acid variants are, for example, at least 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, with the sequence of nucleic acid of interest and over a designated region or over the entire sequence. 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93% , 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% identity. In some examples, the invention comprises a functionally active polypeptide encoded by a nucleic acid variant as described herein. In some examples, functionally active polypeptides encoded by nucleic acid variants are, for example, at least 70% over a designated region or over the entire amino acid sequence with, for example, the sequence of the polypeptide of interest or a naturally occurring polypeptide sequence. , 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87 %, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% identity.

タンパク質をコードする核酸を発現させる特定の方法は、適切なプロモータの制御下で、昆虫、酵母、植物、細菌又は他の細胞をはじめとする細胞における発現を含み得る。発現ベクターは、複製起点などの非転写エレメント、好適なプロモータ及びエンハンサー並びに他の5’若しくは3’フランキング非転写配列及び必要なリボソーム結合部位などの5’若しくは3’非転写配列、ポリアデニル化部位、スプライスドナー及びアクセプター部位並びに終結配列を含み得る。SV40ウイルスゲノム由来のDNA配列、例えばSV40起点、早期プロモータ、エンハンサー、スプライス及びポリアデニル化部位を用いて、異種DNA配列の発現に必要な他の遺伝子エレメントを提供することもできる。細菌、真菌、酵母及び哺乳動物細胞宿主と一緒に使用するのに適切なクローニング及び発現ベクターは、Green et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Fourth Edition,Cold Spring Harbor Laboratory Press,2012に記載されている。 Certain methods of expressing a nucleic acid encoding a protein may include expression in cells, including insects, yeasts, plants, bacteria or other cells, under the control of an appropriate promoter. Expression vectors include non-transcriptional elements such as origins of replication, suitable promoters and enhancers as well as other 5'or 3'flanking non-transcriptional sequences and 5'or 3'non-transcriptional sequences such as the required ribosome binding site, polyadenylation sites. , Splice donor and acceptor sites as well as termination sequences. DNA sequences derived from the SV40 viral genome, such as SV40 origins, early promoters, enhancers, splices and polyadenylation sites, can also be used to provide other genetic elements required for expression of heterologous DNA sequences. Suitable cloning and expression vectors for use with bacterial, fungal, yeast and mammalian cell hosts are described in Green et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Fourth Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2012.

組換え方法を用いた遺伝子修飾は、当技術分野で公知である。所望の遺伝子をコードする核酸配列は、当技術分野で公知の組換え方法を用いて、例えば遺伝子を発現する細胞からのライブラリのスクリーニング、それを含むことが分かっているベクターからのその遺伝子の誘導又は標準技術を用いた、それを含む細胞及び組織からの直接単離などによって取得することができる。代わりに、目的の遺伝子をクローニングではなく、合成により作製することもできる。 Gene modification using a recombination method is known in the art. Nucleic acid sequences encoding the desired gene can be obtained using recombinant methods known in the art, for example, screening the library from cells expressing the gene, deriving the gene from a vector known to contain it. Alternatively, it can be obtained by direct isolation from cells and tissues containing it using standard techniques. Alternatively, the gene of interest can be produced synthetically rather than cloned.

天然又は合成核酸の発現は、典型的に、目的の遺伝子をコードする核酸をプロモータと作動可能に連結して、構築物を発現ベクターに組み込むことにより、達成される。発現ベクターは、細菌内での複製及び組込みに好適であり得る。発現ベクターは、真核生物内での複製及び発現にも好適であり得る。典型的なクローニングベクターは、転写及び翻訳ターミネータ、開始配列並びに所望の核酸配列の発現に有用なプロモータを含む。 Expression of natural or synthetic nucleic acids is typically achieved by operably linking the nucleic acid encoding the gene of interest to a promoter and incorporating the construct into an expression vector. Expression vectors may be suitable for replication and integration within the bacterium. Expression vectors may also be suitable for replication and expression in eukaryotes. A typical cloning vector contains a transcription and translation terminator, a promoter useful for expression of the starting sequence and the desired nucleic acid sequence.

更なるプロモータエレメント、例えばエンハンサーが、転写開始の頻度を調節する。典型的に、これらは、開始部位の30〜110塩基対(bp)上流に位置するが、近年、いくつかのプロモータは、開始部位の下流にも機能的エレメントを含むことが判明している。プロモータエレメント同士の間隔は、多くの場合、柔軟であり、エレメントが互いに対して反転又は移動した場合も、プロモータ機能は保存される。チミジンキナーゼ(tk)プロモータの場合、プロモータエレメント同士の間隔は、活性が低減し始めるまで、最大50bpに増加することができる。プロモータに応じて、個別のエレメントは、転写を活性化するために、共同又は独立のいずれかで機能し得ると思われる。 Additional promoter elements, such as enhancers, regulate the frequency of transcription initiation. Typically, they are located 30-110 base pairs (bp) upstream of the initiation site, but in recent years some promoters have been found to contain functional elements also downstream of the initiation site. The spacing between the promoter elements is often flexible, and the promoter function is preserved even if the elements are inverted or moved relative to each other. For thymidine kinase (tk) promoters, the spacing between promoter elements can be increased up to 50 bp until activity begins to diminish. Depending on the promoter, the individual elements may function either jointly or independently to activate transcription.

好適なプロモータの一例は、前初期サイトメガロウイルス(CMV)プロモータ配列である。このプロモータ配列は、そこに作動可能に連結した任意のポリヌクレオチド配列の高レベルの発現を駆動することができる強力な構成的プロモータ配列である。好適なプロモータの別の例は、伸長成長因子−1α(EF−1α)である。しかし、他の構成的プロモータ配列を使用することもでき、限定はされないが、シミアンウイルス40(SV40)初期プロモータ、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MMTV)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)長末端反復(LTR)プロモータ、MoMuLVプロモータ、トリ白血病ウイルスプロモータ、エプスタイン・バー(Epstein−Barr)ウイルス前初期プロモータ、ラウス肉腫ウイルスプロモータ並びにヒト遺伝子プロモータ、例えば、限定はされないが、アクチンプロモータ、ミオシンプロモータ、ヘモグロビンプロモータ及びクレアチンキナーゼプロモータが挙げられる。 An example of a suitable promoter is the pre-early cytomegalovirus (CMV) promoter sequence. This promoter sequence is a potent constitutive promoter sequence capable of driving high levels of expression of any polynucleotide sequence operably linked therein. Another example of a suitable promoter is elongation growth factor-1α (EF-1α). However, other constitutive promoter sequences can also be used, including, but not limited to, Simian virus 40 (SV40) early promoter, mouse mammary tumor virus (MMTV), human immunodeficiency virus (HIV) long terminal repeat (LTR). Promoters, MoMuLV promoters, trileukemia virus promoters, Epstein-Barr pre-virus promoters, Laus sarcoma virus promoters and human gene promoters such as, but not limited to, actin promoters, myosin promoters, hemoglobin promoters and creatin kinases. Promoters can be mentioned.

代わりに、プロモータは、誘導性プロモータであり得る。誘導性プロモータの使用は、そのような発現が要望される場合、それが作動可能に連結されたポリヌクレオチド配列の発現をオンにするか、又は発現が求められない場合には発現をオフにすることができる分子スイッチを提供する。誘導性プロモータの例として、限定はされないが、メタロチオニンプロモータ、グルココルチコイドプロモータ、プロゲステロンプロモータ及びテトラサイクリンプロモータが挙げられる。 Instead, the promoter can be an inductive promoter. The use of an inducible promoter turns on expression of the polynucleotide sequence to which it is operably linked when such expression is desired, or turns it off when expression is not required. Provides a molecular switch that can. Examples of inductive promoters include, but are not limited to, metallothionin promoters, glucocorticoid promoters, progesterone promoters and tetracycline promoters.

導入しようとする発現ベクターは、ウイルスベクターを介してトランスフェクト又は感染させようとする細胞の個体群からの発現細胞の同定及び選択を促進するために、選択性マーカ遺伝子若しくはリポータ遺伝子のいずれか又はその両方を含有し得る。他の態様では、選択性マーカをDNAの個別の部分に担持させて、同時トランスフェクション法に使用し得る。宿主細胞での発現を可能にするために、選択性マーカ及びリポータ遺伝子の両方を適切な調節配列とフランキングさせ得る。有用な選択性マーカとして、例えばneoなどの抗生物質耐性遺伝子がある。 The expression vector to be introduced is either a selective marker gene or a reporter gene to facilitate the identification and selection of expressed cells from a population of cells to be transfected or infected via a viral vector. It may contain both. In other embodiments, selectivity markers may be carried on individual portions of DNA for use in co-transfection methods. Both selectivity markers and reporter genes can be flanked with appropriate regulatory sequences to allow expression in host cells. Useful selectivity markers include antibiotic resistance genes such as neo.

潜在的に形質転換された細胞を同定するため及び調節配列の機能性を評価するために、リポータ遺伝子を用いることができる。一般に、リポータ遺伝子は、レシピエント供給源に存在しないか、又はそれにより発現される遺伝子であり、何らかの容易に検出可能な特性、例えば酵素活性によって発現が呈示されるポリペプチドをコードする。リポータ遺伝子の発現は、DNAをレシピエント細胞に導入した後、好適な時点でアッセイする。好適なリポータ遺伝子は、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、分泌アルカリホスファターゼ又は緑色蛍光タンパク質遺伝子をコードする遺伝子を含み得る(例えば、Ui−Tei et al.,FEBS Letters 479:79−82,2000)。好適な発現系は、よく知られており、公知の技術を用いて調製することができるか又は市販のものを取得し得る。一般に、リポータ遺伝子の最高レベルの発現を示す最小5’フランキング領域を有する構築物は、プロモータとして同定される。こうしたプロモータ領域は、リポータ遺伝子に連結することができ、プロモータ駆動転写を調節する能力について薬剤を評価するために使用することができる。 Reporter genes can be used to identify potentially transformed cells and to assess the functionality of regulatory sequences. In general, a reporter gene is a gene that is not present in or is expressed by a recipient source and encodes a polypeptide whose expression is exhibited by some easily detectable property, such as enzymatic activity. Reporter gene expression is assayed at a suitable time point after DNA is introduced into the recipient cell. Suitable reporter genes may include genes encoding luciferase, β-galactosidase, chloramphenicol acetyltransferase, secreted alkaline phosphatase or the green fluorescent protein gene (eg, Ui-Tei et al., FEBS Letters 479: 79-). 82,2000). Suitable expression systems are well known and can be prepared using known techniques or commercially available ones can be obtained. In general, constructs with a minimum of 5'flanking regions showing the highest levels of expression of the reporter gene are identified as promoters. These promoter regions can be linked to the reporter gene and can be used to evaluate the drug for its ability to regulate promoter-driven transcription.

一部の例では、生物を遺伝子修飾して、1つ以上のタンパク質の発現を改変することができる。1つ以上のタンパク質の発現は、特定の時点、例えば生物の発育又は分化状態について改変することができる。一例では、本発明は、1つ以上のタンパク質、例えば活性、構造又は機能の発現に影響するタンパク質の発現を改変するための組成物を含む。1つ以上のタンパク質の発現を特定の位置に限定することも又は生物全体に広げることもできる。 In some examples, an organism can be genetically modified to alter the expression of one or more proteins. The expression of one or more proteins can be modified for a particular time point, eg, the developmental or differentiated state of the organism. In one example, the invention comprises a composition for modifying the expression of one or more proteins, eg, a protein that affects the expression of activity, structure or function. The expression of one or more proteins can be restricted to a specific position or spread throughout the organism.

(b)合成mRNA
植物改変組成物は、合成mRNA分子、例えばポリペプチドをコードする合成mRNA分子を含み得る。合成mRNA分子は、例えば、化学的に修飾することができる。mRNA分子は、例えば、化学的に合成するか又はインビトロで転写することができる。mRNA分子は、プラスミド、例えばウイルスベクター、細菌ベクター又は真核生物発現ベクターに配置することができる。一部の例では、mRNA分子は、トランスフェクション、エレクトロポレーション又は形質導入(例えば、アデノウイルス若しくはレンチウイルス形質導入)により、細胞に送達することができる。
(B) Synthetic mRNA
The plant modification composition may include a synthetic mRNA molecule, eg, a synthetic mRNA molecule encoding a polypeptide. Synthetic mRNA molecules can be chemically modified, for example. The mRNA molecule can be synthesized, for example, chemically or transcribed in vitro. The mRNA molecule can be placed on a plasmid, such as a viral vector, bacterial vector or eukaryotic expression vector. In some examples, mRNA molecules can be delivered to cells by transfection, electroporation or transduction (eg, adenovirus or lentivirus transduction).

一部の例では、本明細書に記載される目的の修飾RNA薬剤は、修飾ヌクレオシド又はヌクレオチドを有する。こうした修飾は、公知であり、例えば国際公開第2012/019168号パンフレットに記載されている。更なる修飾は、例えば、国際公開第2015/038892号パンフレット;同第2015/038892号パンフレット;同第2015/089511号パンフレット;同第2015/196130号パンフレット;同第2015/196118号パンフレット及び同第2015/196128 A2号パンフレットに記載されている。 In some examples, the modified RNA agent of interest described herein has a modified nucleoside or nucleotide. Such modifications are known and are described, for example, in International Publication No. 2012/019168. Further modifications include, for example, International Publication No. 2015/038882 Pamphlet; No. 2015/038882 Pamphlet; No. 2015/089511 Pamphlet; No. 2015/196130 Pamphlet; No. 2015/196118 Pamphlet and No. It is described in the 2015/196128 A2 pamphlet.

一部の例では、目的のポリペプチドをコードする修飾RNAは、1つ以上の末端修飾、例えば5’キャップ構造及び/又はポリAテール(例えば、100〜200ヌクレオチド長)を有する。5’キャップ構造は、CapO、Capl、ARCA、イノシン、Nl−メチル−グアノシン、2’フルオロ−グアノシン、7−デアザ−グアノシン、8−オキソ−グアノシン、2−アミノ−グアノシン、LNA−グアノシン及び2−アジド−グアノシンからなる群から選択され得る。一部のケースでは、修飾RNAは、少なくとも1つのコザック(Kozak)配列を含む5’UTRと、3’UTRとを含有する。こうした修飾は、公知であり、例えば国際公開第2012/135805号パンフレット及び同第2013/052523号パンフレットに記載される。更なる末端修飾は、例えば、国際公開第2014/164253号パンフレット及び同第2016/011306号パンフレット、国際公開第2012/045075号パンフレット及び同第2014/093924号パンフレットに記載されている。少なくとも1つの化学修飾を含み得るキャップRNA分子(例えば、修飾mRNA)を合成するためのキメラ酵素は、国際公開第2014/028429号パンフレットに記載されている。 In some examples, the modified RNA encoding the polypeptide of interest has one or more end modifications, such as a 5'cap structure and / or a poly A tail (eg, 100-200 nucleotides in length). The 5'cap structures are CapO, Capl, ARCA, inosine, Nl-methyl-guanosine, 2'fluoro-guanosine, 7-deraza-guanosine, 8-oxo-guanosine, 2-amino-guanosine, LNA-guanosine and 2-. It can be selected from the group consisting of azido-guanosine. In some cases, the modified RNA contains a 5'UTR containing at least one Kozak sequence and a 3'UTR. Such modifications are known and are described, for example, in International Publication No. 2012/135805 and Pamphlet 2013/052523. Further end modifications are described, for example, in International Publication No. 2014/164253 and No. 2016/011306, International Publication No. 2012/045075 and No. 2014/03924. Chimeric enzymes for synthesizing cap RNA molecules (eg, modified mRNAs) that may contain at least one chemical modification are described in WO 2014/028429.

一部の例では、修飾mRNAを環状化又はコンカテマー化して、ポリA結合タンパク質と5’末端結合タンパク質との相互作用を補助する翻訳コンピテント分子を作製することができる。環状化又はコンカテマー化のメカニズムは、少なくとも3つの異なる経路:1)化学、2)酵素、及び3)リボザイム触媒を通して起こり得る。新たに形成される5’−/3’−結合は、分子内又は分子間のいずれでもあり得る。こうした修飾は、国際公開第2013/151736号パンフレットに記載されている。 In some examples, modified mRNAs can be cyclized or concategorized to create translational competent molecules that assist in the interaction of polyA-binding proteins with 5'end-binding proteins. The mechanism of cyclization or concateration can occur through at least three different pathways: 1) chemistry, 2) enzymes, and 3) ribozyme catalysts. The newly formed 5'-/ 3'-bond can be either intramolecular or intermolecular. These modifications are described in International Publication No. 2013/151736 Pamphlet.

修飾RNAを作製及び精製する方法は、当技術分野で公知である。例えば、修飾RNAは、インビトロ転写(IVT)酵素合成のみを用いて作製される。IVTポリヌクレオチドを作製する方法は、当技術分野で公知であり、国際公開第2013/151666号パンフレット、同第2013/151668号パンフレット、同第2013/151663号パンフレット、同第2013/151669号パンフレット、同第2013/151670号パンフレット、同第2013/151664号パンフレット、同第2013/151665号パンフレット、同第2013/151671号パンフレット、同第2013/151672号パンフレット、同第2013/151667号パンフレット及び同第2013/151736号パンフレットに記載されている。精製方法には、複数のチミジン若しくはその誘導体及び/又は複数のウラシル若しくはその誘導体(ポリT/U)に連結させた表面とサンプルを、RNA転写物が表面に結合するような条件下で接触させた後、表面から精製RNA転写物を溶出させることにより、ポリAテールを含むRNA転写物を精製する方法(国際公開第2014/152031号パンフレット);スケーラブルな方法で10,000ヌクレオチド長までの長いRNAの分離を可能にするイオン(例えば、アニオン)交換クロマトグラフィーを用いる方法(国際公開第2014/144767号パンフレット);並びに修飾mRNAサンプルをDNAse処理に付す方法(国際公開第2014/152030号パンフレット)を含む。 Methods of making and purifying modified RNA are known in the art. For example, modified RNA is made using in vitro transcription (IVT) enzyme synthesis only. Methods for making IVT polynucleotides are known in the art and are described in International Publication No. 2013/151666, No. 2013/151668, No. 2013/151663, No. 2013/151669, 2013/151670 pamphlet, 2013/151664 pamphlet, 2013/151665 pamphlet, 2013/151671 pamphlet, 2013/151672 pamphlet, 2013/151667 pamphlet and No. It is described in the 2013/151736 pamphlet. In the purification method, a surface linked to a plurality of timidines or derivatives thereof and / or a plurality of uracils or derivatives thereof (poly T / U) is brought into contact with a sample under conditions such that an RNA transcript binds to the surface. Then, a method of purifying an RNA transcript containing a poly A tail by eluting the purified RNA transcript from the surface (International Publication No. 2014/15231); a scalable method with a length of up to 10,000 nucleotides. Methods using ion (eg, anion) exchange chromatography that allow RNA separation (International Publication No. 2014/144767); and methods of subjecting modified mRNA samples to DNAse treatment (International Publication No. 2014/152030). including.

修飾RNAの製剤は公知であり、例えば国際公開第2013/090648号パンフレットに記載されている。例えば、製剤は、限定はされないが、ナノ粒子、ポリ乳酸・グリコール酸共重合体)(PLGA)ミクロスフェア、リピドイド、リポプレクス、リポソーム、ポリマー、炭水化物(単糖を含む)、カチオン性脂質、フィブリンゲル、フィブリンハイドロゲル、フィブリングルー、フィブリンシーラント、フィブリノーゲン、トロンビン、急速排出脂質ナノ粒子(reLNP)及びこれらの組合せであり得る。 Formulations of modified RNA are known and are described, for example, in International Publication No. 2013/090648. For example, formulations include, but are not limited to, nanoparticles, polylactic / glycolic acid copolymers (PLGA) microspheres, lipidoids, lipoplexes, liposomes, polymers, carbohydrates (including monosaccharides), cationic lipids, fibrin gels. , Fibrin Hydrogel, Fibrin Lou, Fibrin Sealant, Fibrinogen, Trombin, Rapid Emission Lipid Nanoparticles (reLNP) and combinations thereof.

ヒトの疾患、抗体、ウイルス及び様々なインビボ環境の分野におけるポリペプチドをコードする修飾RNAは、公知であり、例えば国際公開第2013/151666号パンフレット、同第2013/151668号パンフレット、同第2013/151663号パンフレット、同第2013/151669号パンフレット、同第2013/151670号パンフレット、同第2013/151664号パンフレット、同第2013/151665号パンフレット、同第2013/151736号パンフレットの表6;国際公開第2013/151672号パンフレットの表6及び表7;国際公開第2013/151671号パンフレットの表6、表178及び表179;国際公開第2013/151667号パンフレットの表6、表185及び表186に開示されている。前述のいずれかは、IVTポリヌクレオチド、キメラポリヌクレオチド又は環状ポリヌクレオチドとして合成され得、それぞれ1つ以上の修飾ヌクレオチド又は末端修飾を含み得る。 Modified RNAs encoding polypeptides in the fields of human diseases, antibodies, viruses and various in vivo environments are known, eg, WO 2013/151666, 2013/151668, 2013 /. Table 6 of the 151663 pamphlet, 2013/151669 pamphlet, 2013/151670 pamphlet, 2013/151664 pamphlet, 2013/151665 pamphlet, 2013/151736 pamphlet; Disclosed in Tables 6 and 7 of the 2013/151672 pamphlet; Tables 6, 178 and 179 of the 2013/151671 pamphlet; Tables 6, 185 and 186 of the 2013/151667 pamphlet. ing. Any of the aforementioned may be synthesized as an IVT polynucleotide, a chimeric polynucleotide or a cyclic polynucleotide, each containing one or more modified nucleotides or terminal modifications.

(c)阻害性RNA
一部の例では、植物改変組成物は、阻害性RNA分子、例えばRNA干渉(RNAi)経路を介して作用する阻害性RNA分子を含む。一部の例では、阻害性RNA分子は、植物における遺伝子発現のレベルを低減させ、且つ/又は植物におけるタンパク質のレベルを低減させる。一部の例では、阻害性RNA分子は、植物遺伝子の発現を阻害する。例えば、阻害性RNA分子は、植物の1遺伝子をターゲティングする低分子干渉RNA、低分子ヘアピンRNA及び/又はマイクロRNAを含み得る。特定のRNA分子は、RNA干渉(RNAi)の生物学的プロセスを介して遺伝子発現を阻害することができる。RNAi分子は、典型的に、15〜50塩基対(例えば、約18〜25塩基対)を含むRNA又はRNA様構築物を含み、細胞内の発現された標的遺伝子中のコード配列と同一(相補的)であるか又はほぼ同一(実質的に相補的)なヌクレオ塩基配列を有する。RNAi分子としては、限定はされないが、ダイサー基質低分子干渉RNA(dsiRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、二本鎖RNA(dsRNA)、低分子ヘアピンRNA(shRNA)、部分二重鎖(meroduplex)、ダイサー基質及び多価RNA干渉(米国特許第8,084,599号明細書、同第8,349,809号明細書、同第8,513,207号明細書及び同第9,200,276号明細書)が挙げられる。shRNAは、RNAiを介して標的遺伝子の発現を低減するヘアピンターンを含むRNA分子である。shRNAは、例えば、トランスフェクション、エレクトロポレーション又は形質導入により)、プラスミド、例えばウイルス若しくは細菌ベクターの形態で細胞に送達することができる。マイクロRNAは、典型的に、約22ヌクレオチド長を有するノンコーディングRNA分子である。miRNAは、mRNA分子上の標的部位に結合し、例えばmRNAの切断、mRNAの不安定化又はmRNAの翻訳の阻害を引き起こすことにより、mRNAを抑制する。一部の例では、阻害性RNA分子は、機能の負調節因子のレベル及び/又は活性を低減させる。他の例では、阻害性RNA分子は、機能の正調節因子のレベル及び/又は活性を低減させる。阻害性RNA分子は、例えば、化学的に合成するか又はインビトロで転写することができる。
(C) Inhibiting RNA
In some examples, the plant modification composition comprises an inhibitory RNA molecule, eg, an inhibitory RNA molecule that acts via the RNA interference (RNAi) pathway. In some examples, the inhibitory RNA molecule reduces the level of gene expression in the plant and / or reduces the level of protein in the plant. In some examples, the inhibitory RNA molecule inhibits the expression of plant genes. For example, inhibitory RNA molecules can include small interfering RNAs, small hairpin RNAs and / or microRNAs that target one gene in a plant. Certain RNA molecules can inhibit gene expression through the biological process of RNA interference (RNAi). RNAi molecules typically contain RNA or RNA-like constructs containing 15-50 base pairs (eg, about 18-25 base pairs) and are identical (complementary) to the coding sequence in the expressed target gene in the cell. ) Or has a nearly identical (substantially complementary) nucleobase sequence. RNAi molecules include, but are not limited to, dicer substrate small interfering RNA (disRNA), small interfering RNA (siRNA), double-stranded RNA (dsRNA), small hairpin RNA (SHRNA), and partially double-stranded (meroduplex). ), Dicer substrate and multivalent RNA interference (US Pat. Nos. 8,084,599, 8,349,809, 8,513,207 and 9,200, US Pat. 276 specification). shRNA is an RNA molecule containing a hairpin turn that reduces the expression of a target gene via RNAi. The shRNA can be delivered to cells in the form of a plasmid, eg, a viral or bacterial vector (eg, by transfection, electroporation or transduction). MicroRNAs are typically non-coding RNA molecules with a length of about 22 nucleotides. The miRNA suppresses mRNA by binding to a target site on the mRNA molecule and causing, for example, cleavage of the mRNA, destabilization of the mRNA or inhibition of translation of the mRNA. In some examples, the inhibitory RNA molecule reduces the level and / or activity of negative regulators of function. In another example, the inhibitory RNA molecule reduces the level and / or activity of a positive regulator of function. Inhibitor RNA molecules can be synthesized, for example, chemically or transcribed in vitro.

一部の例では、核酸は、DNA、RNA又はPNAである。一部の例では、RNAは、阻害性RNAである。一部の例では、阻害性RNAは、植物における遺伝子発現を阻害する。一部の例では、核酸は、mRNA、修飾mRNA又は植物において酵素(例えば、代謝リコンビナーゼ、ヘリカーゼ、インテグラーゼ、RNAse、DNAse又はユビキチン化タンパク質)の発現を増大するDNA分子、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質(例えば、CRISPR−Cas系、TALEN若しくはジンクフィンガー)、リボタンパク質、タンパク質アプタマー又はシャペロンである。一部の例では、核酸は、mRNA、修飾mRNA又は酵素(例えば、代謝酵素、リコンビナーゼ酵素、ヘリカーゼ酵素、インテグラーゼ酵素、RNAse酵素、DNAse酵素又はユビキチン化タンパク質)の発現を増大するDNA分子、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質(例えば、CRISPR−Cas系、TALEN若しくはジンクフィンガー)、リボタンパク質、タンパク質アプタマー又はシャペロンである。一部の例では、植物における発現の増大は、参照レベル(例えば、非処理植物における発現)に対して約5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の発現増大である。一部の例では、植物における発現の増大は、参照レベル(非処理植物における発現)に対して約2倍、約4倍、約5倍、約10倍、約20倍、約25倍、約50倍、約75倍又は約100倍以上の発現増大である。 In some examples, the nucleic acid is DNA, RNA or PNA. In some examples, RNA is inhibitory RNA. In some examples, inhibitory RNA inhibits gene expression in plants. In some examples, nucleic acids are DNA molecules, pore-forming proteins, signaling that increase the expression of enzymes (eg, metabolic recombinases, helicases, integrases, RNAse, DNAse or ubiquitinated proteins) in mRNAs, modified mRNAs or plants. A ligand, a cell membrane permeabilizing peptide, a transcription factor, a receptor, an antibody, a nanobody, a gene editing protein (eg, CRISPR-Cas system, TALEN or zinc finger), a riboprotein, a protein aptamer or a chapelon. In some examples, the nucleic acid is a DNA molecule, pore that increases the expression of an mRNA, modified mRNA or enzyme (eg, a metabolic enzyme, recombinase enzyme, helicase enzyme, integrase enzyme, RNAse enzyme, DNAse enzyme or ubiquitinated protein). Forming proteins, signaling ligands, cell membrane permeabilizing peptides, transcription factors, receptors, antibodies, nanobodies, gene editing proteins (eg, CRISPR-Cas series, TALEN or zinc fingers), riboproteins, protein aptamers or chapelons. In some examples, increased expression in plants is about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60 relative to reference levels (eg, expression in untreated plants). %, 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100% increased expression. In some examples, increased expression in plants is about 2-fold, about 4-fold, about 5-fold, about 10-fold, about 20-fold, about 25-fold, and about 2-fold, about 4-fold, about 5-fold, about 10-fold, about 20-fold, about 25-fold, about reference levels (expression in untreated plants). The expression is increased by 50 times, about 75 times, or about 100 times or more.

一部の例では、核酸は、アンチセンスRNA、dsiRNA、siRNA、shRNA、miRNA、aiRNA、PNA、モルホリノ、LNA、piRNA、リボザイム、DNAzyme、アプタマー(DNA、RNA)、circRNA、gRNA又は植物において酵素(代謝酵素、リコンビナーゼ酵素、ヘリカーゼ酵素、インテグラーゼ酵素、RNAse酵素、DNAse酵素、ポリメラーゼ酵素、ユビキチン化タンパク質、スーパーオキシド管理酵素若しくはエネルギー生産酵素)の発現を低減するDNA分子(例えば、アンチセンスポリヌクレオチド)、転写因子、分泌タンパク質、構造因子(アクチン、キネシン若しくはチューブリン)、リボタンパク質、タンパク質アプタマー、シャペロン、受容体、シグナル伝達リガンド又は輸送因子である。一部の例では、植物における発現の低減は、参照レベル(非処理植物における発現)に対して約5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超の発現低減である。一部の例では、植物における発現の低減は、参照レベル(例えば、非処理植物における発現)に対して約2倍、約4倍、約5倍、約10倍、約20倍、約25倍、約50倍、約75倍又は約100倍以上の発現低減である。 In some examples, the nucleic acid is an enzyme in an antisense RNA, disRNA, siRNA, shRNA, miRNA, aiRNA, PNA, morpholino, LNA, piRNA, ribozyme, DNAtime, aptamer (DNA, RNA), cyclRNA, gRNA or plant. DNA molecules (eg, antisense polynucleotides) that reduce the expression of metabolic enzymes, recombinase enzymes, helicase enzymes, integrase enzymes, RNAse enzymes, DNAse enzymes, polymerase enzymes, ubiquitinated proteins, superoxide control enzymes or energy producing enzymes). , Transcription factor, secretory protein, structural factor (actin, kinesin or tubulin), riboprotein, protein aptamer, chapelon, acceptor, signaling ligand or transport factor. In some examples, reduced expression in plants is about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, relative to reference levels (expression in untreated plants). Expression reduction of 70%, 80%, 90%, 100% or more than 100%. In some examples, reduced expression in plants is about 2-fold, about 4-fold, about 5-fold, about 10-fold, about 20-fold, about 25-fold relative to reference levels (eg, expression in untreated plants). , About 50 times, about 75 times, or about 100 times or more.

RNAi分子は、標的遺伝子の全部又は断片と実質的に相補的であるか又は完全に相補的な配列を含む。RNAi分子は、イントロンとエキソンとの間の境界における配列を補足して、転写のためにmRNAへの特定の遺伝子の新しく生成されたRNA転写物の成熟を阻止し得る。特定の遺伝子と相補的なRNAi分子は、標的遺伝子のmRNAとハイブリダイズして、その翻訳を阻止することができる。アンチセンス分子は、DNA、RNA又はその誘導体若しくはハイブリッドであり得る。こうした誘導体分子の例として、限定はされないが、ペプチド核酸(PNA)及びデオキシリボ核酸グアニジン(DNG)又はリボ核酸グアニジン(RNG)などのホスホロチオエートベースの分子が挙げられる。 RNAi molecules contain sequences that are substantially complementary or completely complementary to all or fragments of the target gene. RNAi molecules can capture sequences at the boundary between introns and exons and prevent the maturation of newly generated RNA transcripts of a particular gene into mRNA for transcription. RNAi molecules complementary to a particular gene can hybridize with the mRNA of the target gene and block its translation. The antisense molecule can be DNA, RNA or a derivative or hybrid thereof. Examples of such derivative molecules include, but are not limited to, peptide nucleic acids (PNA) and phosphorothioate-based molecules such as deoxyribonucleic acid guanidine (DNG) or ribonucleic acid guanidine (RNG).

RNAi分子は、インビトロで合成された直ちに使用可能なRNAとして又は転写時にRNAi分子を産生する細胞にトランスフェクトされたアンチセンス遺伝子として提供することができる。mRNAとのハイブリダイゼーションにより、RNAse Hによるハイブリダイズ分子の分解及び/又は翻訳複合体の形成の阻害が起こる。いずれによっても、起源遺伝子の産物の生産ができなくなる。 RNAi molecules can be provided as ready-to-use RNA synthesized in vitro or as an antisense gene transfected into cells that produce RNAi molecules during transcription. Hybridization with mRNA causes degradation of the hybrid molecule and / or inhibition of translation complex formation by RNAse H. Either way, the product of the gene of origin cannot be produced.

目的の転写物にハイブリダイズするRNAi分子の長さは、約10ヌクレオチド、約15〜30ヌクレオチド又は約15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30ヌクレオチド若しくはそれを超える長さであり得る。標的転写物に対するアンチセンス配列の同一性の程度は、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%又は少なくとも95であり得る。 The length of the RNAi molecule that hybridizes to the transcript of interest is about 10 nucleotides, about 15-30 nucleotides or about 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, It can be 27, 28, 29, 30 nucleotides or longer. The degree of identity of the antisense sequence to the target transcript can be at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% or at least 95.

RNAi分子は、オーバーハング、即ち典型的に不対の突出したヌクレオチドも含み得、これらは、本明細書で定義するセンス鎖対及びアンチセンス鎖対のコア配列によって通常形成される二重螺旋構造に直接関与しない。RNAi分子は、センス鎖及びアンチセンス鎖の各々とは独立に、約1〜5塩基の3’及び/又は5’オーバーハングを含有し得る。一部の例では、センス鎖及びアンチセンス鎖の両方が、3’及び5’オーバーハングを含有する。一部の例では、一方の鎖塩基の1つ以上の3’オーバーハングヌクレオチドは、他方の鎖の1つ以上の5’オーバーハングヌクレオチドと対合する。他の例では、一方の鎖塩基の1つ以上の3’オーバーハングヌクレオチドは、他方の鎖の1つ以上の5’オーバーハングヌクレオチドと対合しない。RNAi分子のセンス及びアンチセンス鎖は、同数のヌクレオチド塩基を含んでも又は含まなくてもよい。アンチセンス及びセンス鎖は、5’末端のみが平滑末端を有するか、3’末端のみが平滑末端を有するか、5’及び3’末端の両方が平滑末端であるか、又は5’及び3’末端のいずれも平滑末端ではないデュプレックスを形成し得る。別の例では、オーバーハング中の1つ以上のヌクレオチドは、チオリン酸エステル、ホスホロチオエート、デオキシヌクレオチド逆位(3’−3’結合)ヌクレオチドを含むか、又は修飾リボヌクレオチド若しくはデオキシヌクレオチドである。 RNAi molecules can also contain overhangs, or typically unpaired protruding nucleotides, which are double helix structures normally formed by the core sequences of sense and antisense strand pairs as defined herein. Not directly involved in. The RNAi molecule can contain a 3'and / or 5'overhang of about 1-5 bases, independent of each of the sense and antisense strands. In some examples, both the sense and antisense strands contain 3'and 5'overhangs. In some examples, one or more 3'overhang nucleotides of one strand base pair with one or more 5'overhang nucleotides of the other strand. In another example, one or more 3'overhang nucleotides on one strand base do not pair with one or more 5'overhang nucleotides on the other strand. The sense and antisense strands of the RNAi molecule may or may not contain the same number of nucleotide bases. The antisense and sense strands have only the 5'ends with blunt ends, only the 3'ends with blunt ends, both the 5'and 3'ends with blunt ends, or the 5'and 3'. Neither of the ends can form a duplex that is not a blunt end. In another example, the one or more nucleotides in the overhang may contain thiophosphates, phosphorothioates, deoxynucleotide inverted (3'-3'linked) nucleotides, or modified ribonucleotides or deoxynucleotides.

低分子干渉RNA(siRNA)分子は、標的mRNAの約15〜約25の連続的ヌクレオチドと同一のヌクレオチド配列を含む。一部の例では、siRNA配列は、ジヌクレオチドAAで開始し、約30〜70%(約30〜60%、約40〜60%又は約45〜55%)のGC含量を含み、例えば標準的BLAST検索により決定される通り、それを導入しようとするゲノム中の標的以外のいずれのヌクレオチド配列に対しても高い同一性パーセンテージを含まない。 Small interfering RNA (siRNA) molecules contain the same nucleotide sequence as about 15 to about 25 contiguous nucleotides of the target mRNA. In some examples, the siRNA sequence starts with dinucleotide AA and contains about 30-70% (about 30-60%, about 40-60% or about 45-55%) GC content, eg standard. As determined by the BLAST search, it does not contain a high identity percentage for any non-target nucleotide sequence in the genome into which it is introduced.

siRNA及びshRNAは、内在性マイクロRNA(miRNA)遺伝子のプロセシング経路における中間体と類似している(Bartel,Cell 116:281−297,2004)。一部の例では、siRNAは、miRNAとして機能することができ、逆も同様である(Zeng et al.,Mol.Cell 9:1327−1333,2002;Doench et al.,Genes Dev.17:438−442,2003)。外性siRNAは、siRNAに対してシード相補性を有するmRNAを下方制御する(Birmingham et al.,Nat.Methods 3:199−204,2006)。3’UTR内の複数の標的部位は、より強力な下方制御をもたらす(Doench et al.,Genes Dev.17:438−442,2003)。 SiRNA and shRNA are similar to intermediates in the processing pathway of endogenous microRNA (miRNA) genes (Bartel, Cell 116: 281-297, 2004). In some examples, siRNAs can function as miRNAs and vice versa (Zeng et al., Mol. Cell 9: 1327-1333, 2002; Doench et al., Genes Dev. 17: 438. -442, 2003). External siRNAs downregulate mRNAs that have seed complementarity to siRNAs (Birmingham et al., Nat. Methods 3: 199-204, 2006). Multiple target sites within the 3'UTR provide stronger downregulation (Doench et al., Genes Dev. 17: 438-442, 2003).

既知の有効なsiRNA配列及び同種結合部位も関連文献に詳細に記載されている。RNAi分子は、容易に設計され、当技術分野において公知の技術により作製される。加えて、有効且つ特異的な配列モチーフを見出す機会を高める計算ツールもある(Pei et al.,Nat.Methods 3(9):670−676,2006;Reynolds et al.,Nat.Biotechnol.22(3):326−330,2004;Khvorova et al.,Nat.Struct.Biol.10(9):708−712,2003;Schwarz et al.,Cell 115(2):199−208,2003;Ui−Tei et al.,Nucleic Acids Res.32(3):936−948,2004;Heale et al.,Nucleic Acids Res.33(3):e30,2005;Chalk et al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.319(1):264−274,2004;及びAmarzguioui et al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.316(4):1050−1058,2004)。 Known valid siRNA sequences and allogeneic binding sites are also described in detail in the relevant literature. RNAi molecules are readily designed and made by techniques known in the art. In addition, there are computational tools that increase the chances of finding effective and specific sequence motifs (Pei et al., Nat. Methods 3 (9): 670-676, 2006; Reynolds et al., Nat. Biotechnol. 22 ( 3): 326-330, 2004; Khvorova et al., Nat. Struct. Biol. 10 (9): 708-712, 2003; Schwarz et al., Cell 115 (2): 199-208, 2003; Ui- Tei et al., Nucleic Acids Res. 32 (3): 936-948, 2004; Heale et al., Nucleic Acids Res. 33 (3): e30, 2005; 319 (1): 264-274, 2004; and Amarzguioui et al., Biochem. Biophys. Res. Nucleic Acid. 316 (4): 1050-1058, 2004).

RNAi分子は、遺伝子によりコードされるRNAの発現を調節する。複数の遺伝子が、互いにある程度の配列相同性を共有できることから、一部の例では、RNAi分子は、十分な配列相同性を有する遺伝子のクラスを標的とするように設計することができる。一部の例では、RNAi分子は、異なる遺伝子標的の間で共有されるか、又は特定の遺伝子標的についてユニークな配列に対して相補性を有する配列を含み得る。一部の例では、RNAi分子は、いくつかの遺伝子同士で相同性を有するRNA配列の保存領域を標的とし、それにより遺伝子ファミリー内のいくつかの遺伝子(例えば、異なる遺伝子アイソフォーム、スプライス変異体、突然変異遺伝子など)を標的とするように設計することができる。一部の例では、RNAi分子は、単一の遺伝子の特定のRNA配列に対してユニークな配列を標的とするように設計することができる。 The RNAi molecule regulates the expression of RNA encoded by the gene. In some examples, RNAi molecules can be designed to target a class of genes with sufficient sequence homology, as multiple genes can share some degree of sequence homology with each other. In some examples, RNAi molecules may contain sequences that are shared between different gene targets or that have complementarity to a sequence that is unique for a particular gene target. In some examples, the RNAi molecule targets conserved regions of RNA sequences that are homologous to several genes, thereby allowing several genes within the gene family (eg, different gene isoforms, splice variants). , Mutant genes, etc.) can be designed to be targeted. In some examples, RNAi molecules can be designed to target a unique sequence for a particular RNA sequence of a single gene.

阻害性RNA分子は、例えば、修飾ヌクレオチド、例えば2’−フルオロ、2’−o−メチル、2’−デオキシ、アンロックド核酸、2’−ヒドロキシ、ホスホロチオエート、2’−チオウリジン、4’−チオウリジン、2’−デオキシウリジンを含有するように修飾することができる。理論に拘束されるわけではないが、こうした修飾は、ヌクレアーゼ抵抗性及び/又は血清安定性を増大し得るか、又は免疫原性を低減させ得ると考えられる。 Inhibiting RNA molecules include, for example, modified nucleotides such as 2'-fluoro, 2'-o-methyl, 2'-deoxy, unlocked nucleic acid, 2'-hydroxy, phosphorothioate, 2'-thiouridine, 4'-thiouridine, 2 '-Can be modified to contain deoxyuridine. Without being bound by theory, it is believed that such modifications may increase nuclease resistance and / or serum stability or reduce immunogenicity.

一部の例では、RNAi分子は、生理的に不安定な結合又はリンカーを介して送達ポリマーに連結される。生理的に不安定なリンカーは、それが特定の生理的条件下で存在するとき、化学変換(例えば、切断)を被るように選択される(例えば、ジスルフィド結合は、細胞質の還元的環境で切断される)。生理的に不安定な結合の切断によるポリマーからの分子の放出は、活動のために適切な細胞構成要素とその分子の相互作用を促進する。 In some examples, the RNAi molecule is linked to the delivery polymer via a physiologically unstable bond or linker. Physiologically unstable linkers are selected to undergo chemical transformations (eg, cleavage) when they are present under certain physiological conditions (eg, disulfide bonds are cleaved in the reducing environment of the cytoplasm). Will be). The release of molecules from the polymer by breaking physiologically unstable bonds promotes the interaction of the molecules with the appropriate cell components for activity.

RNAi分子−ポリマーコンジュゲートは、ポリマーと分子を共有結合させることによって形成され得る。ポリマーは、それが反応性基Aを含有するように重合又は修飾される。RNAi分子は、それが反応性基Bを含有するようにも重合又は修飾される。反応性基A及びBは、当技術分野で公知の方法を用いて、それらが可逆的共有結合を介して連結され得るように選択される。 RNAi molecule-polymer conjugates can be formed by covalently bonding the molecule to the polymer. The polymer is polymerized or modified so that it contains the reactive group A. The RNAi molecule is also polymerized or modified so that it contains a reactive group B. Reactive groups A and B are selected so that they can be linked via reversible covalent bonds using methods known in the art.

RNAi分子とポリマーの共役は、過剰のポリマーの存在下で実施することができる。RNAi分子とポリマーは、共役の間に反対電荷となり得るため、過剰ポリマーの存在により、コンジュゲートの凝集を低減又は排除することができる。代わりに、ポリカチオンなどの過剰の担体ポリマーを使用することもできる。過剰ポリマーは、コンジュゲートの投与前に共役ポリマーから除去することができる。代わりに、過剰ポリマーは、コンジュゲートと一緒に同時投与することもできる。 The conjugate of the RNAi molecule to the polymer can be carried out in the presence of excess polymer. Since RNAi molecules and polymers can be countercharged during conjugation, the presence of excess polymer can reduce or eliminate conjugate aggregation. Alternatively, excess carrier polymers such as polycations can be used. The excess polymer can be removed from the conjugated polymer prior to administration of the conjugate. Alternatively, the excess polymer can be co-administered with the conjugate.

リボザイム、RNAse P、siRNA及びmiRNAなどのノンコーディングRNAに基づく阻害剤の作製及び使用も、例えば、Sioud,RNA Therapeutics:Function,Design,and Delivery(Methods in Molecular Biology).Humana Press(2010)に記載されているように、当技術分野で公知である。 The production and use of inhibitors based on non-coding RNAs such as ribozymes, RNAse Ps, siRNAs and miRNAs have also been described, for example, in Side, RNA Therapeutics: Function, Design, and Delivery (Methods in Molecular Biology). As described in Humana Press (2010), it is known in the art.

(g)遺伝子編集
本明細書に記載の植物改変組成物は、遺伝子編集系の要素を含み得る。例えば、薬剤は、植物における1遺伝子に改変(例えば、挿入、欠失(例えば、ノックアウト)、転座、反転、単一点突然変異又は他の突然変異)を導入することができる。例示的な遺伝子編集系として、亜鉛フィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、転写アクチベータ様エフェクターベースのヌクレアーゼ(TALEN)及びクラスター化され規則的に間隔を置いた短鎖回文配列反復(CRISPR)系が挙げられる。ZFN、TALEN及びCRISPRに基づく方法は、例えば、Gaj et al.,Trends Biotechnol.31(7):397−405,2013に記載されている。
(G) Gene Editing The plant modification compositions described herein may contain elements of the gene editing system. For example, the agent can introduce a modification (eg, insertion, deletion (eg, knockout), translocation, inversion, single point mutation or other mutation) into one gene in a plant. Exemplary gene editing systems include zinc finger nucleases (ZFNs), transcriptional activator-like effector-based nucleases (TALENs), and clustered, regularly spaced short-chain palindromic sequence repeat (CRISPR) systems. Methods based on ZFNs, TALENs and CRISPR are described, for example, in Gaj et al. , Trends Biotechnol. 31 (7): 397-405, 2013.

典型的なCRISPR/Cas系では、一本鎖若しくは二本鎖DNA配列を標的とする配列特異的、ノンコーディングガイドRNAにより、エンドヌクレアーゼは、標的ヌクレオチド配列(例えば、配列編集しようとするゲノム内の部位)に向けられる。3つのクラス(I〜III)のCRISPR系が同定されている。クラスII CRISPR系は、単一のCasエンドヌクレアーゼ(複数のCasタンパク質ではなく)を使用する。1つのクラスII CRISPR系は、Cas9などのII型Casエンドヌクレアーゼ、CRISPR RNA(crRNA)及びトランス−活性化型crRNA(tracrRNA)を含む。crRNAは、ガイドRNA、即ち典型的には標的DNA配列に対応する約20ヌクレオチドRNA配列を含有する。crRNAは、tracrRNAに結合する領域も含んで、RNaseIIIにより切断される部分的二本鎖構造を形成し、crRNA/tracrRNAハイブリッドをもたらす。RNAは、Casタンパク質を指令して、スペーサ配列に応じて、特定のDNA/RNA配列を抑制するガイドの役割を果たす。例えば、Horvath et al.,Science 327:167−170,2010;Makarova et al.,Biology Direct 1:7,2006;Pennisi,Science 341:833−836,2013を参照されたい。標的DNA配列は、一般に、所与のCasエンドヌクレアーゼに対して特異的なプロトスペーサ隣接モチーフ(PAM)に隣接していなければならないが;PAM配列は、所与のゲノム全体を通して出現する。種々の原核生物種から同定されたCRISPRエンドヌクレアーゼは、ユニークなPAM配列要件を有し;PAM配列の例として、5’−NGG(配列番号1)(化膿レンサ球菌(Streptococcus pyogenes))、5’−NNAGAA(配列番号2)(ストレブトコッカス・サーモフィラス(Streptococcus thermophilus)CRISPR1)、5’−NGGNG(配列番号3)(ストレブトコッカス・サーモフィラス(Streptococcus thermophilus)CRISPR3)及び5’−NNNGATT(配列番号4)(髄膜炎菌(Neisseria meningitidis))が挙げられる。いくつかのエンドヌクレアーゼ、例えばCas9エンドヌクレアーゼは、GリッチP(の5’側)AM部位、例えば5’−NGG(配列番号1)と結合して、PAM部位から3ヌクレオチド上流の位置で標的DNAの平滑末端切断を実施する。別のクラスII CRISPR系は、V型エンドヌクレアーゼCpf1を含み、これは、Cas9より小さく;例として、AsCpf1(アシダミノコッカス属種(Acidaminococcus sp.)由来)及びLbCpf1(ラクノスピラ科種(Lachnospiraceae sp.)由来)が挙げられる。Cpf1結合CRISPRアレイは、tracrRNAの要件なしに成熟型crRNAにプロセシングされ;言い換えれば、Cpf1系は、標的DNA配列を切断するために、Cpf1ヌクレアーゼ及びcrRNAのみを必要とする。Cpf1エンドヌクレアーゼは、TリッチPAM部位、例えば5’−TTN(配列番号5)と結合している。Cpf1は、5’−CTA(配列番号6)PAMモチーフも認識する。Cpf1は、4’−若しくは5−ヌクレオチド5’オーバーハングを含むオフセット又はスタッガード二本鎖切断を導入することによりDNAを切断し、例えばコーディング鎖のPAM部位(の3’側)から18ヌクレオチド下流及び相補鎖のPAM部位から23ヌクレオチド下流に位置する5−ヌクレオチドオフセット又はスタッガード切断で標的DNAを切断し、こうしたオフセット切断から生じる5−ヌクレオチドオーバーハングは、相同組換えによるDNA挿入により、平滑末端切断DNAでの挿入によるものよりも正確なゲノム編集を可能にする。例えば、Zetsche et al.,Cell 163:759−771,2015を参照されたい。 In a typical CRISPR / Cas system, a sequence-specific, non-coding guide RNA that targets a single- or double-stranded DNA sequence allows the endonuclease to be a target nucleotide sequence (eg, within the genome to be sequence-edited). Part). Three classes (I-III) of CRISPR systems have been identified. Class II CRISPR systems use a single Cas endonuclease (rather than multiple Cas proteins). One Class II CRISPR system includes Type II Cas endonucleases such as Cas9, CRISPR RNA (crRNA) and trans-activated crRNA (tracrRNA). The crRNA contains a guide RNA, i.e., typically an approximately 20 nucleotide RNA sequence corresponding to the target DNA sequence. The crRNA also includes a region that binds to tracrRNA, forming a partially double-stranded structure that is cleaved by RNase III, resulting in a crRNA / tracrRNA hybrid. RNA acts as a guide to direct the Cas protein and suppress specific DNA / RNA sequences, depending on the spacer sequence. For example, Horvas et al. , Science 327: 167-170, 2010; Makarova et al. , Biology Direct 1: 7, 2006; Pennisi, Science 341: 833-836, 2013. The target DNA sequence generally must be flanking a protospacer flanking motif (PAM) specific for a given Cas endonuclease; the PAM sequence appears throughout a given genome. CRISPR endonucleases identified from various prokaryotic species have unique PAM sequence requirements; 5'-NGG (SEQ ID NO: 1) (Streptococcus pyogenes), 5', as an example of PAM sequences. -NNAGAA (SEQ ID NO: 2) (Streptococcus thermophilus CRISPR1), 5'-NGGNG (SEQ ID NO: 3) (Streptococcus thermophilus (Streptococcus thermophilus) CRISPR3) ) (Neisseria meningitidis). Some endonucleases, such as Cas9 endonucleases, bind to the G-rich P (5'side) AM site, such as 5'-NGG (SEQ ID NO: 1), and target DNA at a position 3 nucleotides upstream from the PAM site. Perform blunt-ended cleavage. Another Class II CRISPR system contains a V-type endonuclease Cpf1, which is smaller than Cas9; for example, AsCpf1 (derived from the genus Acidaminococcus sp.) And LbCpf1 (Lachnospiraceae sp. ) Origin). Cpf1-binding CRISPR arrays are processed into mature crRNA without the requirement of tracrRNA; in other words, the Cpf1 system requires only Cpf1 nuclease and crRNA to cleave the target DNA sequence. The Cpf1 endonuclease is associated with a T-rich PAM site, such as 5'-TTN (SEQ ID NO: 5). Cpf1 also recognizes the 5'-CTA (SEQ ID NO: 6) PAM motif. Cpf1 cleaves DNA by introducing an offset or staggered double-strand break containing a 4'-or 5-nucleotide 5'overhang, eg, 18 nucleotides downstream from (3' side of) the PAM site of the coding strand. And the target DNA is cleaved with a 5-nucleotide offset or staggered cleavage located 23 nucleotides downstream from the PAM site of the complementary strand, and the 5-nucleotide overhang resulting from such offset cleavage is blunt-ended by DNA insertion by homologous recombination. Allows for more accurate genome editing than by insertion with truncated DNA. For example, Zetsche et al. , Cell 163: 759-771, 2015.

遺伝子編集の目的で、所望の標的DNA配列に対応する1つ又は複数のガイドRNA配列を含有するように、CRISPRアレイを設計することができる;例えば、Cong et al.,Science 339:819−823,2013;Ran et al.,Nature Protocols 8:2281−2308,2013を参照されたい。Cas9によりDNA切断を起こすためには、gRNA配列の少なくとも約16又は17ヌクレオチドが必要であり;Cpf1の場合、検出可能なDNA切断を実施するために、gRNA配列の少なくとも約16ヌクレオチドが必要である。実際に、ガイドRNA配列は、概して、17〜24ヌクレオチド(例えば、19、20若しくは21ヌクレオチド)の長さと、標的とされる遺伝子又は核酸配列との相補性とを有するように設計される。カスタムgRNA作製装置及びアルゴリズムは、有効なガイドRNAの設計に使用するために市販されている。遺伝子編集は、キメラシングルガイドRNA(sgRNA)、即ち天然のcrRNA−tracrRNA複合体を模倣し、tracrRNA(ヌクレアーゼとの結合のため)と少なくとも1つのcrRNA(編集の標的とされる配列にヌクレアーゼを誘導するため)との両方を含有する操作(合成)単一RNA分子を用いても達成されている。また、化学修飾sgRNAも、ゲノム編集に有効であることが実証されており;例えば、Hendel et al.,Nature Biotechnol.985−991,2015を参照されたい。一部の例では、異種植物改変剤は、1つ以上のRNA分子、例えばgRNA又はsgRNA及び1つ以上のRNA結合タンパク質、例えばエンドヌクレアーゼ、例えばCasエンドヌクレアーゼ(例えば、Cas9エンドヌクレアーゼ)を含むリボ核タンパク質複合体(RNP)を含む。 For gene editing purposes, CRISPR arrays can be designed to contain one or more guide RNA sequences corresponding to the desired target DNA sequence; eg, Cong et al. , Science 339: 819-823, 2013; Ran et al. , Nature Protocols 8: 2281-2308, 2013. At least about 16 or 17 nucleotides of the gRNA sequence are required to cause DNA cleavage by Cas9; in the case of Cpf1, at least about 16 nucleotides of the gRNA sequence are required to perform detectable DNA cleavage. .. In fact, guide RNA sequences are generally designed to have a length of 17-24 nucleotides (eg, 19, 20 or 21 nucleotides) and complementarity with the targeted gene or nucleic acid sequence. Custom gRNA production devices and algorithms are commercially available for use in the design of effective guide RNAs. Gene editing mimics a chimeric single-guide RNA (sgRNA), a naturally occurring crRNA-tracrRNA complex, and induces a nuclease with tracrRNA (for binding to a nuclease) and at least one crRNA (the sequence targeted for editing). It has also been achieved using an engineered (synthetic) single RNA molecule containing both (to) and. Chemically modified sgRNAs have also been demonstrated to be effective in genome editing; for example, Handel et al. , Nature Biotechnology. See 985-991, 2015. In some examples, heterologous plant modifiers are ribs containing one or more RNA molecules, such as gRNA or sgRNA, and one or more RNA binding proteins, such as endonucleases, such as Casendonucleases (eg, Cas9 endonucleases). Contains nuclear protein complex (RNA).

野生型Cas9は、gRNAが標的とする特定のDNA配列で二本鎖切断(DSB)を生成するが、修飾された機能性を有するいくつかのCRISPRエンドヌクレアーゼが利用可能であり、例えば、Cas9のニッカーゼバージョンは、一本鎖切断のみを生成し;触媒能のないCas9(dCas9)は、標的DNAを切断しないが、立体障害によって転写を妨害する。dCas9は、さらにエフェクターと融合させて、標的遺伝子の発現を抑制(CRISPRi)又は活性化(CRISPRa)することもできる。例えば、Cas9を転写リプレッサ(例えば、KRABドメイン)又は転写アクチベータ(例えば、dCas9−VP64融合)と融合させることができる。Foklヌクレアーゼと融合した触媒能のないCas9(dCas9)(dCas9−Fokl)を用いて、2つのgRNAと相同性の標的配列でDSBを生成することができる。例えば、Addgeneリポジトリ(Addgene,75 Sidney St.,Suite 550A,Cambridge,MA 02139;addgene.org/crispr/)に開示され、そこから一般に入手可能な多数のCRISPR/Cas9プラスミドを参照されたい。各々が個別のガイドRNAにより指令される2つの個別の二本鎖切断を導入するダブルニッカーゼCas9は、Ran et al.,Cell 154:1380−1389,2013により、より正確なゲノム編集を達成するものとして記載されている。 Wild Cas9 produces double-strand breaks (DSBs) at specific DNA sequences targeted by gRNAs, but several CRISPR endonucleases with modified functionality are available, such as Cas9. The nickase version produces only single-strand breaks; non-catalytic Cas9 (dCas9) does not cut the target DNA, but interferes with transcription by steric damage. dCas9 can also be further fused with an effector to suppress (CRISPRi) or activate (CRISPRa) the expression of the target gene. For example, Cas9 can be fused with a transcriptional repressor (eg, KRAB domain) or a transcriptional activator (eg, dCas9-VP64 fusion). Non-catalytic Cas9 (dCas9) (dCas9-Fokl) fused with Fokl nuclease can be used to generate DSBs with target sequences homologous to the two gRNAs. See, for example, the numerous CRISPR / Cas9 plasmids disclosed in the Addgene repository (Addgene, 75 Sidney St., Suite 550A, Cambridge, MA 02139; addgene.org/crispr /) and available from which. The double nickase Cas9, each introducing two separate double-strand breaks directed by a separate guide RNA, is described in Ran et al. , Cell 154: 1380-1389, 2013, described as achieving more accurate genome editing.

真核生物の遺伝子を編集するためのCRISPR技術は、米国特許出願公開第2016/0138008 A1号明細書及び同第2015/0344912 A1号明細書並びに米国特許第8,697,359号明細書、同第8,771,945号明細書、同第8,945,839号明細書、同第8,999,641号明細書、同第8,993,233号明細書、同第8,895,308号明細書、同第8,865,406号明細書、同第8,889,418号明細書、同第8,871,445号明細書、同第8,889,356号明細書、同第8,932,814号明細書、同第8,795,965号明細書及び同第8,906,616号明細書に開示されている。Cpf1エンドヌクレアーゼ及び対応するガイドRNA並びにPAM部位は、米国特許出願公開第2016/0208243 A1号明細書に開示されている。 CRISPR technology for editing eukaryotic genes includes U.S. Patent Application Publication Nos. 2016/013808 A1 and 2015/0344912 A1 and U.S. Pat. Nos. 8,697,359. 8,771,945, 8,945,839, 8,999,641 and 8,993,233, 8,895,308. No. 8,865,406, No. 8,889,418, No. 8,871,445, No. 8,889,356, No. It is disclosed in the specification of No. 8,923,814, the specification of No. 8,795,965 and the specification of No. 8,906,616. The Cpf1 endonuclease and the corresponding guide RNA and PAM site are disclosed in US Patent Application Publication No. 2016-0208243 A1.

一部の例では、所望のゲノム修飾は、相同組換えを含み、この場合、RNA誘導ヌクレアーゼ及びガイドRNAにより、標的ヌクレオチド配列に1つ以上の二本鎖DNA切断が生成された後、相同組換え機構を用いた切断の修復(相同組換え修復)が起こる。こうした例では、二本鎖切断において挿入又はノックインしようとする所望のヌクレオチド配列をコードするドナーテンプレートが、細胞又は対象に提供され;好適なテンプレートの例として、一本鎖DNAテンプレート及び二本鎖DNAテンプレート(例えば、本明細書に記載のポリペプチドに連結される)が挙げられる。一般に、約50ヌクレオチド未満の領域にわたってヌクレオチド変更をコードするドナーテンプレートは、一本鎖DNAの形態で提供され;より大きいドナーテンプレート(例えば、100ヌクレオチド超)は、多くの場合、二本鎖DNAプラスミドとして提供される。一部の例では、ドナーテンプレートは、所望の相同組換え修復を達成するのに十分であるが、所与の期間後(例えば、1つ以上の細胞分裂周期後)、細胞又は対象において持続しない量で、細胞又は対象に供給される。一部の例では、ドナーテンプレートは、少なくとも1つ、少なくとも5つ、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50又はそれを超えるヌクレオチドだけ標的ヌクレオチド配列と異なるコアヌクレオチド配列(例えば、相同的内在性ゲノム領域)を有する。このコア配列は、標的ヌクレオチド配列と高い配列同一性の相同性アーム又は領域によってフランキングされ;一部の例では、高い配列同一性の領域は、コア配列の両側に少なくとも10、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも150、少なくとも200、少なくとも300、少なくとも400、少なくとも500、少なくとも600、少なくとも750又は少なくとも1000ヌクレオチドを含む。ドナーテンプレートが一本鎖DNAの形態である一部の例では、コア配列は、コア配列の両側で、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80又は少なくとも100ヌクレオチドを含む相同性アームによりフランキングされる。ドナーテンプレートが二本鎖DNAの形態である一部の例では、コア配列は、コア配列の両側で、少なくとも500、少なくとも600、少なくとも700、少なくとも800、少なくとも900又は少なくとも1000ヌクレオチドを含む相同性アームによりフランキングされる。一例では、ダブルニッカーゼCas9を用いて、2つの個別の二本鎖切断を細胞又は対象の標的ヌクレオチド配列に導入した(Ran et al.,Cell 154:1380−1389,2013を参照されたい)後、ドナーテンプレートの送達が行われる。 In some examples, the desired genomic modification involves homologous recombination, in which case the homologous set after RNA-induced nucleases and guide RNAs generate one or more double-stranded DNA breaks in the target nucleotide sequence. Repair of cleavage using a conversion mechanism (homologous recombination repair) occurs. In these examples, donor templates encoding the desired nucleotide sequence to be inserted or knocked in at double-strand breaks are provided to the cell or subject; examples of suitable templates are single-stranded DNA templates and double-stranded DNA. Examples include templates (eg, linked to the polypeptides described herein). Generally, donor templates encoding nucleotide changes over regions less than about 50 nucleotides are provided in the form of single-stranded DNA; larger donor templates (eg, greater than 100 nucleotides) are often double-stranded DNA plasmids. Provided as. In some examples, the donor template is sufficient to achieve the desired homologous recombination repair, but does not persist in the cell or subject after a given period (eg, after one or more cell division cycles). In quantity, it is fed to the cell or subject. In some examples, the donor template has a core nucleotide sequence that differs from the target nucleotide sequence by at least one, at least five, at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50 or more nucleotides (eg, homology). It has an endogenous genomic region). This core sequence is flanked by homology arms or regions of high sequence identity with the target nucleotide sequence; in some examples, the regions of high sequence identity are at least 10, at least 50, at least on either side of the core sequence. Includes 100, at least 150, at least 200, at least 300, at least 400, at least 500, at least 600, at least 750 or at least 1000 nucleotides. In some examples where the donor template is in the form of single-stranded DNA, the core sequences are at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80 on either side of the core sequence. Alternatively, it is flanked by a homology arm containing at least 100 nucleotides. In some examples where the donor template is in the form of double-stranded DNA, the core sequence is a homology arm comprising at least 500, at least 600, at least 700, at least 800, at least 900 or at least 1000 nucleotides on either side of the core sequence. Franked by. In one example, double nickase Cas9 was used to introduce two separate double-strand breaks into a cell or target nucleotide sequence of interest (see Ran et al., Cell 154: 1380-1389, 2013). , Donor template delivery is performed.

一部の例では、組成物は、gRNAと標的ヌクレアーゼ、例えばCas9、例えば野生型Cas9、ニッカーゼCas9(例えば、Cas9D10A)、不活性型Cas9(dCas9)、eSpCas9、Cpf1、C2C1若しくはC2C3又はこうしたヌクレアーゼをコードする核酸を含む。ヌクレアーゼ及びgRNAの選択は、標的突然変異が、ヌクレオチドの欠失、置換又は付加、例えば標的配列へのヌクレオチドの欠失、置換又は付加であるかどうかによって決定される。(1つ以上の)エフェクタードメインの全部又は一部(例えば、生物学的に活性の部分)とテザリングした触媒能のないエンドヌクレアーゼ、例えば不活性型Cas9(dCas9、例えばD10A;H840A)の融合により、キメラタンパク質を作出し、これをポリペプチドと連結させて、1つ以上のRNA配列(sgRNA)により組成物を特定のDNA部位に誘導して、1つ以上の標的核酸配列の活性及び/又は発現を調節することができる。一部の例では、gRNA及び標的化ヌクレアーゼは、リボ核タンパク質複合体(RNP)として提供される。 In some examples, the composition contains gRNAs and target nucleases such as Cas9, such as wild-type Cas9, nickase Cas9 (eg Cas9D10A), inactive Cas9 (dCas9), eSpCas9, Cpf1, C2C1 or C2C3 or such nucleases. Contains the encoding nucleic acid. The choice of nuclease and gRNA is determined by whether the target mutation is a nucleotide deletion, substitution or addition, eg, a nucleotide deletion, substitution or addition to the target sequence. By fusion of all or part of (one or more) effector domains (eg, biologically active moieties) with tethered non-catalytic endonucleases, such as inactive Cas9 (dCas9, eg D10A; H840A). , Creating a chimeric protein and ligating it with a polypeptide to direct the composition to a particular DNA site by one or more RNA sequences (sgRNAs) and the activity and / or of one or more target nucleic acid sequences. Expression can be regulated. In some examples, gRNAs and targeting nucleases are provided as ribonuclear protein complexes (RNPs).

複数の例では、薬剤は、遺伝子編集の目的でCRISPR系に使用するガイドRNA(gRNA)を含む。一部の例では、薬剤は、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)又は植物における1遺伝子の核酸配列(例えば、DNA配列)をターゲティング(例えば、切断)するZFNをコードするmRNAを含む。一部の例では、薬剤は、TALEN又は植物における1遺伝子の核酸配列(例えば、DNA配列)をターゲティング(例えば、切断)するTALENをコードするmRNAを含む。 In multiple examples, the agent comprises a guide RNA (gRNA) used in the CRISPR system for gene editing purposes. In some examples, the agent comprises a zinc finger nuclease (ZFN) or an mRNA encoding a ZFN that targets (eg, cleaves) a nucleic acid sequence (eg, DNA sequence) of one gene in a plant. In some examples, the agent comprises TALEN or an mRNA encoding TALEN that targets (eg, cleaves) a nucleic acid sequence (eg, DNA sequence) of one gene in a plant.

例えば、CRISPR系にgRNAを使用して、植物における遺伝子の改変を操作することができる。他の例では、ZFN及び/又はTALENを用いて、植物における遺伝子の改変を操作することができる。例示的な改変として、挿入、欠失(例えば、ノックアウト)、転座、反転、単一点突然変異又は他の突然変異が挙げられる。改変は、細胞の遺伝子に例えばインビトロ、エクスビボ又はインビボで導入することができる。一部の例では、改変は、植物における遺伝子のレベル及び/又は活性を増大する。他の例では、改変は、植物における遺伝子のレベル及び/又は活性を低減させる(例えば、ノックダウン若しくはノックアウトする)。また別の例では、改変は、植物における遺伝子の欠陥(例えば、欠陥を引き起こす突然変異)を修正する。 For example, gRNA can be used in the CRISPR system to manipulate genetic modification in plants. In another example, ZFNs and / or TALENs can be used to engineer genetic modification in plants. Exemplary modifications include insertions, deletions (eg, knockouts), translocations, inversions, single point mutations or other mutations. Modifications can be introduced into the gene of the cell, eg, in vitro, ex vivo or in vivo. In some examples, the modification increases the level and / or activity of the gene in the plant. In another example, the modification reduces the level and / or activity of the gene in the plant (eg, knocks down or knocks out). In yet another example, the modification corrects a genetic defect (eg, a mutation that causes the defect) in a plant.

一部の例では、CRISPR系を用いて、植物における標的遺伝子を編集する(例えば、塩基対を付加するか又は欠失させる)。他の例では、CRISPR系を用いて、未成熟終止コドンを導入し、例えばこれにより標的遺伝子の発現を低減する。また別の例では、CRISPR系を用いて、例えばRNA干渉と同様に、可逆的方法で標的遺伝子をオフにする。一部の例では、CRISPR系を用いて、Casを遺伝子のプロモータに向け、これによりRNAポリメラーゼを立体的に遮断する。 In some examples, the CRISPR system is used to edit target genes in plants (eg, add or delete base pairs). In another example, the CRISPR system is used to introduce an immature stop codon, eg, thereby reducing expression of the target gene. In yet another example, the CRISPR system is used to turn off the target gene in a reversible manner, eg, RNA interference. In some examples, a CRISPR system is used to direct Cas to the promoter of the gene, thereby sterically blocking RNA polymerase.

一部の例では、CRISPR系は、例えば、米国特許出願公開第20140068797号明細書、Cong,Science 339:819−823,2013;Tsai,Nature Biotechnol.32:6 569−576,2014;米国特許第8,871,445号明細書;同第8,865,406号明細書;同第8,795,965号明細書;同第8,771,945号明細書;及び同第8,697,359号明細書に記載される技術を用いて、植物における遺伝子を編集するように生成することができる。 In some examples, the CRISPR system is described, for example, in US Patent Application Publication No. 20140068977, Kong, Science 339: 819-823, 2013; Tsai, Nature Biotechnology. 32: 6 569-576, 2014; U.S. Pat. No. 8,871,445; U.S. Pat. No. 8,865,406; No. 8,795,965; No. 8,771,945. No.; and the techniques described in No. 8,697,359 can be used to generate genes for editing in plants.

一部の例では、CRISPR干渉(CRISPRi)技術は、植物の特定の遺伝子の転写抑制のために使用することができる。CRISPRiの場合、操作Cas9タンパク質(例えば、ヌクレアーゼ−ヌルdCas9又はdCas9融合タンパク質、例えばdCas9−KRAB若しくはdCas9−SID4X融合物)を配列特異的ガイドRNA(sgRNA)と対合させることができる。Cas9−gRNA複合体は、RNAポリメラーゼを遮断することができ、それにより、転写伸長を妨害する。この複合体は、転写因子結合を妨害することにより、転写開始も遮断することができる。CRISPRi法は、最小オフターゲット効果を固有に有し、且つマルチプレクサブル(multiplexable)であり、例えば同時に2つ以上の遺伝子を抑制することができる(例えば、複数のgRNAを用いて)。また、CRISPRi方法は、可逆的遺伝子抑制も可能にする。 In some examples, CRISPR interference (CRISPRi) technology can be used for transcriptional repression of specific genes in plants. In the case of CRISPRi, an engineered Cas9 protein (eg, a nuclease-null dCas9 or dCas9 fusion protein, such as a dCas9-KRAB or dCas9-SID4X fusion) can be paired with a sequence-specific guide RNA (sgRNA). The Cas9-gRNA complex can block RNA polymerase, thereby interfering with transcription elongation. This complex can also block transcription initiation by interfering with transcription factor binding. The CRISPRi method has a minimal off-target effect uniquely and is multiplexable, for example, it can suppress two or more genes at the same time (eg, using multiple gRNAs). The CRISPRi method also allows for reversible gene suppression.

一部の例では、例えば植物の遺伝子の転写活性化のために、CRISPR媒介性遺伝子活性化(CRISPRa)を用いることができる。CRISPRa技術では、dCas9融合タンパク質が、転写アクチベータを動員する。例えば、dCas9をVP64又はp65活性化ドメイン(p65D)などのポリペプチド(例えば、活性化ドメイン)と融合させ、sgRNA(例えば、単一のsgRNA又は複数のsgRNA)と一緒に用いて、植物の1つ又は複数の遺伝子を活性化することができる。複数のsgRNAを用いることにより、複数のアクチベータを動員することができ、これは、活性化効率を高め得る。様々な活性化ドメイン及び単一又は複数の活性化ドメインを使用することができる。アクチベータを動員するためにdCas9を操作する以外に、sgRNAも、アクチベータを動員するように操作することができる。例えば、RNAアプタマーをsgRNAに組み込むことにより、VP64などのタンパク質(例えば、活性化ドメイン)を導入することができる。一部の例では、転写活性化のために相乗的活性化メディエータ(SAM)系を用いることができる。SAMでは、MS2アプタマーをsgRNAに付加する。MS2は、p65AD及び熱ショック因子1(HSF1)と融合したMS2コートタンパク質(MCP)を動員する。 In some examples, CRISPR-mediated gene activation (CRISPRa) can be used, for example, for transcriptional activation of plant genes. In CRISPRa technology, the dCas9 fusion protein recruits transcriptional activators. For example, dCas9 is fused with a polypeptide such as a VP64 or p65 activation domain (p65D) (eg, an activation domain) and used in conjunction with an sgRNA (eg, a single sgRNA or multiple sgRNAs) of a plant. One or more genes can be activated. By using multiple sgRNAs, multiple activators can be mobilized, which can increase activation efficiency. Various activation domains and one or more activation domains can be used. In addition to manipulating dCas9 to mobilize activators, sgRNAs can also be manipulated to mobilize activators. For example, by incorporating an RNA aptamer into an sgRNA, a protein such as VP64 (eg, an activation domain) can be introduced. In some examples, synergistic activation mediator (SAM) systems can be used for transcriptional activation. In SAM, the MS2 aptamer is added to the sgRNA. MS2 recruits MS2 coated protein (MCP) fused with p65AD and heat shock factor 1 (HSF1).

CRISPRi及びCRISPRa技術について、さらに詳細には、Dominguez et al.,Nat.Rev.Mol.Cell Biol.17:5−15,2016(参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。加えて、Dominguez et al.,に記載されているように、dCas9媒介性のエピジェネティクス修飾並びに同時活性化及びCRISPR系による抑制を用いて、植物における遺伝子を調節することができる。 For more details on CRISPRi and CRISPRa techniques, see Dominguez et al. , Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 17: 5-15, 2016 (incorporated herein by reference). In addition, Dominguez et al. As described in ,, dCas9-mediated epigenetic modification and co-activation and suppression by the CRISPR system can be used to regulate genes in plants.

V.キット
本発明は、植物の改変のためのキットも提供し、このキットは、本明細書に記載の植物改変組成物を有する容器を含む。キットは、本発明の方法に従って植物を改変するための植物改変組成物を適用又は送達する(例えば、植物に)ための教材をさらに含み得る。当業者は、本発明の方法で植物改変組成物を適用する上での説明が、あらゆる形態の説明であり得ることが理解されるであろう。こうした指示としては、限定されないが、文書教材(例えば、ラベル、冊子、パンフレット)、口述教材(例えば、カセットテープ若しくはCD)又はビデオ教材(例えば、ビデオテープ若しくはDVD)が挙げられる。
V. Kit The present invention also provides a kit for plant modification, which kit comprises a container with the plant modification composition described herein. The kit may further include teaching material for applying or delivering (eg, to a plant) a plant modification composition for modifying a plant according to the method of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the description in applying the plant modification composition by the method of the present invention can be any form of description. Such instructions include, but are not limited to, documentary materials (eg, labels, booklets, pamphlets), oral materials (eg, cassette tapes or CDs) or video materials (eg, videotapes or DVDs).

以下は、本発明の方法の例である。上に提供した概説を考慮して、他の様々な実施形態が実施され得ることは理解される。 The following is an example of the method of the present invention. It is understood that various other embodiments may be implemented in view of the outline provided above.

Figure 2021533180
Figure 2021533180

実施例1:植物からの植物メッセンジャーパックの単離
この実施例は、葉アポプラスト、種子アポプラスト、根、果実、野菜、花粉、師管液、木部樹液及び植物細胞培地を含め、様々な植物起源からの粗植物メッセンジャーパック(PMP)の単離を説明する。
Example 1: Isolation of Plant Messenger Packs from Plants This example contains a variety of plant origins, including leaf apoplasts, seed apoplasts, roots, fruits, vegetables, pollen, phloem sap, xylem sap and plant cell media. The isolation of crude plant messenger packs (PMPs) from.

実験計画:
a)シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)葉のアポプラストからのPMP単離
シロイヌナズナ(Arabidopsis)(シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana Cl−0))種子を50%漂白剤で表面滅菌した後、0.8%寒天を含有する0.53ムラシゲスクーグ培地上に平板培養する。これらの種子を4℃で2日間春化処置した後、短日条件(明期9h、22℃、150μEm−2)に移す。1週間後、苗をPro−Mix PGXに移す。植物を4〜6週間成長させた後、収穫する。
Experimental design:
a) PMP isolation from Arabidopsis apoplast leaves of Arabidopsis thaliana Arabidopsis (Arabidopsis thaliana Cl-0) seeds are surface sterilized with 50% bleaching agent and then surface sterilized with 0.8% agar. .53 Plate culture on Murashige and Skoog medium. After vernalizing these seeds at 4 ° C for 2 days, they are transferred to short-day conditions (light period 9h, 22 ° C, 150 μEm- 2). After 1 week, transfer the seedlings to Pro-Mix PGX. The plants are grown for 4-6 weeks and then harvested.

Rutter and InnesによりPlant Physiol.173(1):728−741,2017に記載されているように、4〜6週齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis)ロゼットのアポプラスト洗浄液からPMPを単離する。手短には、全ロゼットを根から収穫し、小胞単離バッファー(20mM MES、2mM CaCl2及び0.1 M NaCl、pH6)と一緒に真空浸潤する。浸潤した植物を注意深くブロットして、余剰の液体を除去し、30mLシリンジ内に導入してから、50mL円錐チューブにおいて2℃で20分間遠心分離することにより、EVを含有するアポプラスト細胞外液を収集する。次に、アポプラスト細胞外液を0.85μmフィルタで濾過することにより、大きい粒子を除去した後、実施例2に記載するように、PMPを精製する。 Plant Physiol. 173 (1): PMP is isolated from the apoplast lavage fluid of Arabidopsis rosettes 4-6 weeks old as described in 728-741, 2017. Briefly, whole rosettes are harvested from the roots and vacuum infiltrated with vesicle isolation buffer (20 mM MES, 2 mM CaCl2 and 0.1 M NaCl, pH 6). Collect the EV-containing apoplast extracellular fluid by carefully blotting the infiltrated plant to remove excess liquid, introducing it into a 30 mL syringe, and then centrifuging at 2 ° C. for 20 minutes in a 50 mL conical tube. do. Next, the extracellular fluid of apoplast is filtered through a 0.85 μm filter to remove large particles, and then the PMP is purified as described in Example 2.

b)ヒマワリ種子のアポプラストからのPMP単離
インタクトなヒマワリ種子(ヒマワリ(H.annuus L.)に水を2時間吸収させ、皮を剥いで、果皮を除去した後、Regente et al,FEBS Letters.583:3363−3366,2009から改変した修正真空浸潤−遠心分離手順によりアポプラスト細胞外液を抽出する。手短には、種子を小胞単離バッファー(20mM MES、2mM CaCl2及び0.1 M NaCl、pH6)に浸潤させてから、3回の10秒の真空パルスに付し、30秒間隔の45kPaの圧力により分離する。浸潤した種子を回収し、濾紙上で乾燥させ、フリットガラス濾過器に配置し、4℃、400gで20分間遠心分離する。アポプラスト細胞外液を回収し、0.85μmフィルタで濾過することにより、大きい粒子を除去した後、実施例2に記載するように、PMPを精製する。
b) PMP isolation from sunflower seed apoplasts Intact sunflower seeds (sunflower (H. annuus L.) were allowed to absorb water for 2 hours, peeled and peeled, and then Regente et al, FEBS Letters. Extract the apoplast extracellular fluid by a modified vacuum infiltration-centrifugation procedure modified from 583: 3363-3366, 2009. Briefly, seeds are vesicle isolated buffer (20 mM MES, 2 mM CaCl2 and 0.1 M NaCl, After infiltration into pH 6), the seeds are subjected to three 10-second vacuum pulses and separated by a pressure of 45 kPa at 30-second intervals. The infiltrated seeds are collected, dried on filter paper, and placed in a frit glass filter. Then, centrifuge at 400 g at 4 ° C. for 20 minutes. After collecting the apoplast extracellular solution and filtering with a 0.85 μm filter to remove large particles, the PMP is purified as described in Example 2. do.

c)根生姜からのPMP単離
新鮮な生姜(ショウガ(Zingiber officinale))根茎根を現地の供給者から購入し、PBSで3回洗浄する。計200グラムの洗浄済の根をミキサー(Osterizer 12速ブレンダ)により最大速で10分間(ブレンド1分毎に1分の休止)粉砕した後、Zhuang et al.,J Extracellular Vesicles.4(1):28713,2015に記載されているように、PMPを単離する。手短には、生姜汁を1,000gで10分、3,000gで20分及び10,000gで40分と順次遠心分離することにより、PMP含有上清から大きい粒子を除去する。実施例2に記載のように、PMPを精製する。
c) PMP isolation from root ginger Fresh ginger (Zingiber office) rhizome roots are purchased from a local supplier and washed 3 times with PBS. A total of 200 grams of washed roots were crushed with a mixer (Osterizer 12-speed blender) at a maximum speed of 10 minutes (1 minute rest every 1 minute of blending), and then Zhuang et al. , J Extracellular Vesicles. 4 (1): PMP is isolated as described in 28713, 2015. Briefly, large particles are removed from the PMP-containing supernatant by sequentially centrifuging the ginger juice at 1,000 g for 10 minutes, 3,000 g for 20 minutes and 10,000 g for 40 minutes. Purify the PMP as described in Example 2.

d)グレープフルーツ果汁からのPMP単離
新鮮なグレープフルーツ(グレープフルーツ(Citrus×paradisi))を現地の供給者から購入し、その皮を除去し、Wang et al.,Molecular Therapy.22(3):522−534,2014に記載されているように(若干の修正を加えた)、果実を手で圧搾するか、又はミキサー(Osterizer 12速ブレンダ)により最大速で10分間(ブレンド1分毎に1分の休止)粉砕することにより、果汁を収集する。手短には、果汁/果汁パルプを1,000gで10分、3,000gで20分及び10,000gで40分と順次遠心分離することにより、PMP含有上清から大きい粒子を除去する。実施例2に記載のように、PMPを精製する。
d) PMP isolation from grapefruit juice Fresh grapefruit (Grapefruit (Citrus x paradisi)) was purchased from a local supplier, its skin was removed, and Wang et al. , Molecular Therapy. 22 (3): Fruits are squeezed by hand (with minor modifications) as described in 522-534, 2014, or blended for 10 minutes at maximum speed with a mixer (Osterizer 12-speed blender). Collect fruit juice by crushing (pause for 1 minute every 1 minute). Briefly, large particles are removed from the PMP-containing supernatant by sequentially centrifuging the juice / juice pulp at 1,000 g for 10 minutes, 3,000 g for 20 minutes and 10,000 g for 40 minutes. Purify the PMP as described in Example 2.

e)ブロッコリーヘッドからのPMP単離
ブロッコリー(ブロッコリー(Brassica oleracea var.italica))PMPは、以前記載されている(Deng et al.,Molecular Therapy,25(7):1641−1654,2017)ように単離する。手短には、新鮮なブロッコリーを現地の供給者から購入し、PBSで3回洗浄してから、ミキサー(Osterizer 12速ブレンダ)により最大速で10分間(ブレンド1分毎に1分の休止)粉砕する。次に、ブロッコリー汁を1,000gで10分、3,000gで20分及び10,000gで40分と順次遠心分離することにより、PMP含有上清から大きい粒子を除去する。実施例2に記載のように、PMPを精製する。
e) Isolation of PMP from broccoli head Broccoli (Broccoli (Brassica oleracea var. Italica)) PMP has been previously described (Deng et al., Molecular Therapy, 25 (7): 1641-1654, 2017). Isolate. Briefly, fresh broccoli is purchased from a local supplier, washed 3 times with PBS and then crushed with a mixer (Osterizer 12-speed blender) at maximum speed for 10 minutes (1 minute rest every 1 minute of blending). do. Next, large particles are removed from the PMP-containing supernatant by sequentially centrifuging the broccoli juice at 1,000 g for 10 minutes, 3,000 g for 20 minutes and 10,000 g for 40 minutes. Purify the PMP as described in Example 2.

f)オリーブ花粉からのPMP単離
オリーブ(オリーブ(Olea europaea))花粉EVは、Prado et al.,Molecular Plant.7(3):573−577,2014に以前記載されているように単離する。手短には、オリーブ花粉(0.1g)を室温の加湿チャンバー内で30分間水和した後、20mlの発芽培地:10%ショ糖、0.03%Ca(NO、0.01%KNO、0.02%MgSO及び0.03%HBOを含有するペトリ皿(直径15cm)に移す。花粉を30℃の暗所において16h発芽させる。花粉粒は、チューブが花粉粒の直径より長くなったときに初めて発芽したとみなされる。PMPを含有する培地を収集し、遠心分離による0.85umフィルタでの2回の連続濾過によって花粉残屑を除去する。実施例2に記載のように、PMPを精製する。
f) Isolation of PMP from olive pollen Olive (Olea europaea) pollen EV is described in Prado et al. , Molecular Plant. 7 (3): Isolate as previously described in 573-577, 2014. Briefly, olive pollen (0.1 g) was hydrated in a humidified chamber at room temperature for 30 minutes, then 20 ml of germination medium: 10% sucrose, 0.03% Ca (NO 3 ) 2 , 0.01%. Transfer to a Petri dish (15 cm in diameter) containing KNO 3 , 0.02% ו 4 and 0.03% H 3 BO 3. Pollen is germinated in a dark place at 30 ° C. for 16 hours. Pollen grains are considered to germinate only when the tube is longer than the diameter of the pollen grains. Medium containing PMP is collected and pollen debris removed by two consecutive filtrations with a 0.85 um filter by centrifugation. Purify the PMP as described in Example 2.

g)シロイヌナズナ(Arabidopsis)師管液からのPMP単離
シロイヌナズナ(Arabidopsis)(シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana Col−0))種子を50%漂白剤で表面滅菌した後、0.8%寒天を含有する0.53ムラシゲスクーグ培地上に平板培養する。これらの種子を4℃で2日間春化処置した後、短日条件(明期9h、22℃、150μEm−2)に移す。1週間後、苗をPro−Mix PGXに移す。植物を4〜6週間成長させた後、収穫する。
g) PMP isolation from Arabidopsis tubules Arabidopsis (Arabidopsis thaliana Col-0) seeds are surface sterilized with 50% bleach and then contain 0.8% agar. 53 Plate culture on Murashige and Skoog medium. After vernalizing these seeds at 4 ° C for 2 days, they are transferred to short-day conditions (light period 9h, 22 ° C, 150 μEm- 2). After 1 week, transfer the seedlings to Pro-Mix PGX. The plants are grown for 4-6 weeks and then harvested.

Tetyuk et al.,により、JoVE.80,2013に記載されているように、4〜6週齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis)ロゼット葉からの師管液を収集する。手短には、葉柄の基部から葉を切断し、重ねてから、創傷の封止を防ぐために、20mM K2−EDTAを含有する反応チューブ内に暗所で1時間配置する。葉を容器から穏やかに取り出し、蒸留水で入念に洗浄し、全てのEDTAを除去して、清浄なチューブ内に配置した後、暗所において師管液を5〜8時間かけて収集する。葉を廃棄し、師管液を0.85μmフィルタで濾過して、大きい粒子を除去してから、実施例2に記載するように、PMPを精製する。 Tetyuki et al. , By JOVE. As described in 80, 2013, phloem fluid from Arabidopsis rosette leaves aged 4 to 6 weeks is collected. Briefly, leaves are cut from the base of the petiole, stacked and then placed in the dark for 1 hour in a reaction tube containing 20 mM K2-EDTA to prevent wound sealing. The leaves are gently removed from the container, thoroughly washed with distilled water, all EDTA is removed, placed in a clean tube, and then the tube solution is collected in the dark over 5-8 hours. The leaves are discarded and the phloem solution is filtered through a 0.85 μm filter to remove large particles before purifying the PMP as described in Example 2.

h)トマト植物木部樹液からのPMP単離
トマト(トマト(Solanum lycopersicum))種子をSunshine Mix(Sun Gro Horticulture,Agawam,MA)などの有機質土壌の入った単一ポットに植え、22℃〜28℃の温室内に維持する。発芽から約2週間後、即ち2本葉期(two true−leaf stage)に、90%砂及び10%有機物ミックスを含む滅菌砂質土を充填したポット(直径10cm、深さ17cm)に苗を個別に移植する。22℃〜28℃の温室内に植物を4週間維持する。
h) PMP isolation from tomato plant Kibe sap Tomato (Solanum lycopercium) seeds are planted in a single pot containing organic soil such as Sunshine Mix (Sun Greenhouse, Agawam, MA) and 22 ° C to 28 ° C. Keep in a greenhouse at ℃. Approximately 2 weeks after germination, that is, at the two-leaf stage (two true-leaf stage), seedlings are placed in pots (10 cm in diameter and 17 cm in depth) filled with sterile sandy soil containing 90% sand and a 10% organic matter mix. Port individually. Keep the plants in a greenhouse at 22 ° C to 28 ° C for 4 weeks.

Kohlen et Al.,Plant Physiology.155(2):974−987,2011に記載されているように、4週齢のトマト植物からの木部樹液を収集する。手短には、トマト植物の胚軸から上を切断し、プラスチックリングを茎の周りに取り付ける。切断から90分にわたって蓄積する木部樹液を収集する。木部樹液を0.85μmフィルタで濾過して、大きい粒子を除去してから、実施例2に記載するように、PMPを精製する。 Coal et Al. , Plant Physiology. As described in 155 (2): 974-987,2011, xylem sap from 4-week-old tomato plants is collected. Briefly, cut above the hypocotyl of the tomato plant and attach a plastic ring around the stem. The xylem sap that accumulates over 90 minutes after cutting is collected. The xylem sap is filtered through a 0.85 μm filter to remove large particles before purifying the PMP as described in Example 2.

i)タバコBY−2細胞培地からのPMP単離
30g/Lショ糖、2.0mg/Lのリン酸二水素カリウム、0.1g/Lのミオ−イノシトール、0.2mg/Lの2,4−ジクロロフェノキシ酢酸及び1mg/LのチアミンHClを補充したMS塩(Duchefa,Haarlem,Netherlands、♯M0221)を含むMS(Murashige and Skoog,1962)BY−2培地(pH5.8)中において180rpmのシェーカに載せ、タバコBY−2(タバコ(Nicotiana tabacum L cv.)ブライトイエロー2)細胞を26℃の暗所において培養する。7日齢細胞培養物の5%(v/v)を100mLの新鮮な液体培地に移すことにより、BY−2細胞を毎週二次培養する。72〜96時間後、BY−2培地を収集し、4℃、300gで10分間遠心分離することにより、細胞を除去する。PMPを含有する上清を収集し、0.85umフィルタでの濾過により、残屑を除去する。実施例2に記載するように、PMPを精製する。
i) Isolation of PMP from tobacco BY-2 cell medium 30 g / L sucrose, 2.0 mg / L potassium dihydrogen phosphate, 0.1 g / L myo-inositol, 0.2 mg / L 2,4 -Shaker at 180 rpm in MS (Murashige and Skoog, 1962) BY-2 medium (pH 5.8) containing MS salt (Duchefa, Harlem, Netherlands, # M0221) supplemented with dichlorophenoxyacetic acid and 1 mg / L thiamine HCl. Tobacco BY-2 (Tobacco (Nicotiana tabacum L cv.) Bright Yellow 2) cells are cultured in a dark place at 26 ° C. BY-2 cells are secondarily cultured weekly by transferring 5% (v / v) of the 7-day-old cell culture to 100 mL of fresh liquid medium. After 72-96 hours, the BY-2 medium is collected and the cells are removed by centrifugation at 4 ° C., 300 g for 10 minutes. The supernatant containing PMP is collected and filtered through a 0.85 um filter to remove debris. Purify the PMP as described in Example 2.

実施例2:精製された植物メッセンジャーパック(PMP)の生成
この実施例は、サイズ排除クロマトグラフィー、密度勾配(イオジキサノール若しくはショ糖)と組み合わせて限外濾過及び沈殿又はサイズ排除クロマトグラフィーによる凝集体の除去を用いた、実施例1に記載の粗PMP画分から精製PMPの生成を説明する。
Example 2: Generation of Purified Plant Messenger Pack (PMP) This example is of size exclusion chromatography, in combination with a density gradient (iodixanol or sucrose), with ultrafiltration and precipitation or size exclusion chromatography of aggregates. The production of purified PMP from the crude PMP fraction according to Example 1 using removal will be described.

実験計画:
a)サイズ排除クロマトグラフィーと組み合わせて限外濾過を用いた精製グレープフルーツPMPの生成
100−kDA分子量カットオフ(MWCO)Amiconスピンフィルタ(Merck Millipore)を用いて、実施例1aからの粗グレープフルーツPMP画分を濃縮する。次に、濃縮した粗PMP溶液をPURE−EVサイズ排除クロマトグラフィーカラム(HansaBioMed Life Sciences Ltd)にロードし、製造者の指示に従って単離する。精製済PMP含有画分を、溶出後プールする。任意選択的に、100−kDA MWCO Amiconスピンフィルタを用いて又はタンジェンシャルフロー濾過(TFF)により、PMPをさらに濃縮することもできる。実施例3に記載のように、精製PMPを分析する。
Experimental design:
a) Generation of purified grapefruit PMP using ultrafiltration in combination with size exclusion chromatography A crude grapefruit PMP fraction from Example 1a using a 100-kDA molecular weight cutoff (MWCO) American spin filter (Merck Millipore). To concentrate. The concentrated crude PMP solution is then loaded onto a PURE-EV size exclusion chromatography column (HansaBioMed Life Sciences Ltd) and isolated according to the manufacturer's instructions. The purified PMP-containing fraction is pooled after elution. Optionally, PMP can also be further concentrated using a 100-kDA MWCO Amion spin filter or by tangential flow filtration (TFF). Purified PMP is analyzed as described in Example 3.

b)イオジキサノール勾配を用いた精製シロイヌナズナ(Arabidopsis)アポプラストPMPの生成
実施例1aに記載のように、粗シロイヌナズナ(Arabidopsis)葉アポプラストPMPを単離し、Rutter and Innes,Plant Physiol.173(1):728−741,2017に記載されているように、精製PMPを生成する。不連続イオジキサノール勾配(OptiPrep;Sigma−Aldrich)を調製するために、小胞単離バッファー(VIB;20mM MES、2mM CaCl2及び0.1 M NaCl、pH6)で水性60%OptiPrepストック溶液を希釈することにより、40%(v/v)、20%(v/v)及び5%(v/v)イオジキサノールの溶液を作製する。勾配は、3mlの40%溶液、3mLの20%溶液、3mLの10%溶液、2mLの5%溶液を積層することにより形成する。実施例1aからの粗アポプラストPMP溶液を4℃、40,000gで60分間遠心分離する。ペレットを0.5mlのVIBに再懸濁させてから、勾配の上部に重ねる。4℃、100,000gで17h遠心分離を実施する。勾配の上部の最初の4.5mlを廃棄した後、アポプラストPMPを含有する0.7mlの3容量を収集し、VIBを用いて3.5mLにして、4℃、100,000gで60分間遠心分離する。ペレットを3.5mlのVIBで洗浄した後、同じ遠心分離条件を用いて再ペレット化する。実施例3に記載の通り、次の分析のために精製PMPペレットを合わせる。
b) Generation of purified Arabidopsis apoplast PMP using iodixanol gradient As described in Example 1a, crude Arabidopsis leaf apoplast PMP was isolated from Rutter and Innes, Plant Physiol. 173 (1): Purified PMP is produced as described in 728-741, 2017. Diluting an aqueous 60% OptiPrep stock solution with vesicle isolation buffer (VIB; 20 mM MES, 2 mM CaCl2 and 0.1 M NaCl, pH 6) to prepare a discontinuous Iodixanol gradient (OptiPrep; Sigma-Aldrich). To prepare solutions of 40% (v / v), 20% (v / v) and 5% (v / v) iodixanol. The gradient is formed by laminating 3 ml of 40% solution, 3 mL of 20% solution, 3 mL of 10% solution and 2 mL of 5% solution. The crude apoplast PMP solution from Example 1a is centrifuged at 4 ° C. and 40,000 g for 60 minutes. The pellet is resuspended in 0.5 ml VIB and then layered on top of the gradient. Centrifuge for 17 hours at 4 ° C. and 100,000 g. After discarding the first 4.5 ml at the top of the gradient, collect 3 volumes of 0.7 ml containing apoplast PMP, make 3.5 mL with VIB and centrifuge at 4 ° C. and 100,000 g for 60 minutes. do. The pellet is washed with 3.5 ml VIB and then re-pelletized using the same centrifugation conditions. Purified PMP pellets are combined for the next analysis as described in Example 3.

c)ショ糖勾配を用いた精製グレープフルーツPMPの生成
実施例1dに記載のように粗グレープフルーツ果汁PMPを単離し、150,000gで90分間遠心分離した後、記載されている(Mu et Al.,Molecular Nutrition&Food Research.58(7):1561−1573,2014)ように、PMP含有ペレットを1mlのPBSに再懸濁させる。再懸濁させたペレットをショ糖ステップ勾配(8%/15%/30%/45%/60%)に移し、150,000gで120分間遠心分離して、精製PMPを生成する。30%/45%界面から精製グレープフルーツPMPを収集し、後に実施例3に記載のように分析する。
c) Generation of purified grapefruit PMP using sucrose gradient A crude grapefruit juice PMP was isolated as described in Example 1d, centrifuged at 150,000 g for 90 minutes, and then described (Mu et Al.,. PMP-containing pellets are resuspended in 1 ml of PBS as in Molecular Nutrition & Food Research.58 (7): 1561-1573, 2014). The resuspended pellet is transferred to a sucrose step gradient (8% / 15% / 30% / 45% / 60%) and centrifuged at 150,000 g for 120 minutes to produce purified PMP. Purified grapefruit PMP is collected from the 30% / 45% interface and later analyzed as described in Example 3.

d)グレープフルーツPMPからの凝集体の除去
実施例1dに記載の通り生成したグレープフルーツPMP又は実施例2a〜cからの精製PMPからタンパク質凝集体を除去するために、追加の精製ステップを加えることができる。生成したPMP溶液を様々なpHに通過させて、溶液中にタンパク質凝集体を沈殿させる。pHは、水酸化ナトリウム又は塩酸の添加により3、5、7、9若しくは11に調節する。較正pHプローブを用いてpHを測定する。溶液が指定のpHに達したら、濾過して粒子を除去する。代わりに、単離したPMP溶液を、Polymin−P又はPraestol 2640などの荷電ポリマーの添加により、凝結させることもできる。手短には、1L当たり2〜5gのPolymin−P又はPraestol 2640を溶液に添加し、インペラで混合する。次に、溶液を濾過して、粒子を除去する。代わりに、塩濃度を高めることにより、凝集体を可溶化する。NaClを、1mol/Lに達するまでPMP溶液に添加する。次に、溶液を濾過して、PMPを精製する。代わりに、温度を上昇させることにより、凝集体を可溶化する。単離したPMP混合物を、50℃の均質温度に達するまで混合しながら5分加熱する。次に、PMP混合物を濾過して、PMPを単離する。代わりに、PMP溶液からの可溶性混入物は、標準的方法に従うサイズ排除クロマトグラフィーカラムにより分離するが、その場合、PMPは、第1画分に溶出するのに対して、タンパク質及びリボ核タンパク質及び一部のリポタンパク質は、遅れて溶出される。タンパク質凝集体除去の効率は、BCA/Bradfordタンパク質定量により、タンパク質凝集体の除去前及び後のタンパク質濃度を測定し、比較することにより決定される。生成したPMPは、実施例3に記載のように分析する。
d) Removal of Aggregates from Grapefruit PMP Additional purification steps can be added to remove protein aggregates from the grapefruit PMPs produced as described in Example 1d or the purified PMPs from Examples 2a-c. .. The resulting PMP solution is passed through various pH to precipitate protein aggregates in the solution. The pH is adjusted to 3, 5, 7, 9 or 11 by adding sodium hydroxide or hydrochloric acid. The pH is measured using a calibrated pH probe. When the solution reaches the specified pH, it is filtered to remove the particles. Alternatively, the isolated PMP solution can be condensed by the addition of a charged polymer such as Polymin-P or Plastol 2640. Briefly, 2-5 g of Polymin-P or Plastol 2640 per liter is added to the solution and mixed with an impeller. The solution is then filtered to remove the particles. Instead, the aggregates are solubilized by increasing the salt concentration. NaCl is added to the PMP solution until it reaches 1 mol / L. The solution is then filtered to purify the PMP. Instead, the agglomerates are solubilized by increasing the temperature. The isolated PMP mixture is heated for 5 minutes with mixing until a homogeneous temperature of 50 ° C. is reached. The PMP mixture is then filtered to isolate the PMP. Instead, soluble contaminants from the PMP solution are separated by a size exclusion chromatography column according to standard methods, in which case the PMP elutes to the first fraction, whereas the protein and ribonucleoprotein and Some lipoproteins are delayed elution. The efficiency of protein aggregate removal is determined by measuring and comparing protein concentrations before and after protein aggregate removal by BCA / Bladeford protein quantification. The generated PMP is analyzed as described in Example 3.

実施例3:植物メッセンジャーパックの特性決定
この実施例は、実施例1又は実施例2に記載の通りに生成されたPMPの特性決定を説明する。
Example 3: Derivativeization of Plant Messenger Pack This example describes the characterization of PMP produced as described in Example 1 or Example 2.

実験計画:
a)PMP濃度の決定
PMP粒子濃度は、Malvern NanoSightを用いるナノ粒子追跡分析(Nanoparticle Tracking Analysis)(NTA)又はiZon qNanoを用いる調整可能抵抗パルスセンシング(Tunable Resistive Pulse Sensing)(TRPS)により、製造者の指示に従って決定する。精製PMPのタンパク質濃度は、DCタンパク質アッセイ(Bio−Rad)の使用により決定する。精製PMPの脂質濃度は、Rutter and InnesによりPlant Physiol.173(1):728−741,2017に記載のように、DiOC6(ICN Biomedicals)などの蛍光親油性色素を用いて決定する。手短には、実施例2からの精製PMPペレットをMESバッファー(20mM MES、pH6)で希釈した100mlの10mM DiOC6(ICN Biomedicals)並びに1%植物プロテアーゼ阻害剤カクテル(Sigma−Aldrich)及び2mM 2,29−ジピリジルジスルフィドに再懸濁させる。再懸濁PMPを37℃で10分間インキュベートし、3mLのMESバッファーで洗浄し、再ペレット化し(4℃で、400,000g、60分)、新鮮なMESバッファーに再懸濁させる。DiOC6蛍光強度を485nm励起及び535nm発光で測定する。
Experimental design:
a) Determination of PMP concentration PMP particle concentration is determined by Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) using Malvern NanoSight or Tunable Resistive Pulse Sen (Tunable Resistive Pulse) by iZon qNano. Follow the instructions in. The protein concentration of purified PMP is determined by the use of the DC protein assay (Bio-Rad). The lipid concentration of the purified PMP was determined by Plant Physiol. 173 (1): Determined using a fluorescent lipophilic dye such as DiOC6 (ICN Biomedicals) as described in 728-741, 2017. Briefly, 100 ml of 10 mM DiOC6 (ICN Biomedicals) diluted with MES buffer (20 mM MES, pH 6) the purified PMP pellets from Example 2 and 1% plant protease inhibitor cocktail (Sigma-Aldrich) and 2 mM 2,29. -Resuspend in dipyridyl disulfide. Resuspend PMP is incubated at 37 ° C. for 10 minutes, washed with 3 mL MES buffer, repelletized (400,000 g at 4 ° C., 60 minutes) and resuspended in fresh MES buffer. The DiOC6 fluorescence intensity is measured with 485 nm excitation and 535 nm emission.

b)PMPの生物物理学的及び分子特性決定
Wu et Al.,Analyst.140(2):386−406,2015のプロトコルに従い、JEOL 1010透過型電子顕微鏡での電子及び低温電子顕微鏡法によりPMPを特性決定する。Malvern Zetasizer又はiZon qNanoを用い、製造者の指示に従ってPMPのサイズ及びゼータ電位も測定する。クロロホルム抽出を用いて、PMPから脂質を単離し、Xiao et al.Plant Cell.22(10):3193−3205,2010に説明されているように、LC−MS/MSで特性決定する。グリコシルイノシトールホスホリルセラミド(GIPC)脂質を抽出し、Cacas et al.,Plant Physiology.170:367−384,2016に記載のように精製した後、前述したようにLC−MS/MSにより解析する。Thermo Fisher製のQuant−Itキットを用いて、指示に従い、全RNA、DNA及びタンパク質を特性決定する。Rutter and Innes,Plant Physiol.173(1):728−741,2017に記載のプロトコルに従い、PMPのタンパク質をLC−MS/MSにより特性決定する。トリゾール(Trizol)を用いて、RNA及びDNAを抽出し、Illumina製のRibo−Zero Plantキット及びNextera Mate Pair Library Prep Kitを用いて、TruSeq Total RNAを含むライブラリに調製した後、製造者の指示に従い、Illumina MiSeqでシーケンシングする。
b) Biophysical and molecular property determination of PMP Wu et Al. , Analyst. 140 (2): PMP is characterized by electron and cryo-electron microscopy in a JEOL 1010 transmission electron microscope according to the protocol of 386-406, 2015. Using Malvern Zetasizer or iZon qNano, the size of PMP and zeta potential are also measured according to the manufacturer's instructions. Lipids were isolated from PMP using chloroform extraction and Xiao et al. Plant Cell. 22 (10): As described in 3193-3205, 2010, the characteristics are determined by LC-MS / MS. Glycosyl inositol phosphoryl ceramide (GIPC) lipids were extracted from Cass et al. , Plant Physiology. After purification as described in 170: 367-384, 2016, analysis is performed by LC-MS / MS as described above. Using the Quant-It kit from Thermo Fisher, the total RNA, DNA and protein are characterized according to the instructions. Rutter and Innes, Plant Physiol. 173 (1): PMP proteins are characterized by LC-MS / MS according to the protocol described in 728-741, 2017. RNA and DNA were extracted using Trizol and prepared into a library containing TruSeq Total RNA using Illumina's Ribo-Zero Plant kit and Nextera Mate Pair Library Prep Kit, and then according to the manufacturer's instructions. , Illumina MiSeq.

実施例4:植物メッセンジャーパック安定性の特性決定
この実施例は、様々な保存及び生理学的条件下でのPMPの安定性の測定を説明する。
Example 4: Determining the Stability of the Plant Messenger Pack This example illustrates the measurement of the stability of PMP under various storage and physiological conditions.

実験計画:
実施例1及び2に記載通りに生成したPMPを様々な条件に付す。水、5%ショ糖若しくはPBSにPMPを懸濁させ、−20℃、4℃、20℃及び37℃で1、7、30及び180日間放置する。また、PMPを水に懸濁させ、ロータリエバポレータ装置を用いて乾燥させ、4℃、20℃及び37℃で1、7及び30並びに180日間放置する。また、PMPを水又は5%ショ糖溶液に懸濁させ、液体窒素で急速冷凍後、凍結乾燥させた。1、7、30及び180日後、乾燥及び凍結乾燥PMPを水に再懸濁させる。0℃を超える温度での条件を含む3つの先行実験物は、模擬屋外UV条件での満足な安全性を決定するために、人工太陽光シミュレータにも曝露する。さらには、1単位のトリプシンが添加された若しくは添加されていないpH1、3、5、7及び9の緩衝溶液又は他の人工胃液中で37℃、40℃、45℃、50℃及び55℃の温度に1、6及び24時間PMPを曝露する。
Experimental design:
The PMPs generated as described in Examples 1 and 2 are subject to various conditions. Suspension PMP in water, 5% sucrose or PBS and leave at −20 ° C., 4 ° C., 20 ° C. and 37 ° C. for 1, 7, 30 and 180 days. Also, the PMP is suspended in water, dried using a rotary evaporator device, and left at 4 ° C, 20 ° C and 37 ° C for 1, 7 and 30 and 180 days. In addition, PMP was suspended in water or a 5% sucrose solution, quickly frozen in liquid nitrogen, and then freeze-dried. After 1, 7, 30 and 180 days, the dried and lyophilized PMPs are resuspended in water. The three prior experiments, including conditions at temperatures above 0 ° C., are also exposed to artificial solar simulators to determine satisfactory safety in simulated outdoor UV conditions. In addition, 1 unit of trypsin added or not added to pH 1, 3, 5, 7 and 9 buffer solutions or other artificial gastric juices at 37 ° C, 40 ° C, 45 ° C, 50 ° C and 55 ° C. Expose PMP to temperature for 1, 6 and 24 hours.

これら各々の処理後、PMPを20℃に戻し、pH7.4に中和した後、実施例3に記載の方法の一部又は全部を用いて特性決定する。 After each of these treatments, the PMP is returned to 20 ° C., neutralized to pH 7.4, and then characterized using some or all of the methods described in Example 3.

実施例5.カーゴによるPMPのローディング
この実施例は、小分子、タンパク質及び核酸を用いたPMPのローディング法について記載する。
Example 5. Loading PMPs by Cargo This example describes a method of loading PMPs using small molecules, proteins and nucleic acids.

a)PMP内への小分子のローディング
PMPは、実施例1及び実施例2に記載されたように生成する。PMP内に小分子をローディングするために、PMPは、固体形態又は可溶化されてのいずれかでの小分子を含むPBS溶液中に配置する。この溶液は、Sun,Mol.Ther.,2010に記載のプロトコルに従い、22℃で1時間放置する。代わりに、Wang et al,Nature Comm.,2013からのプロトコルに従い、溶液を超音波処理して、エキソソームにポレーション及び拡散を誘導する。代わりに、PMPは、Wahlgren et al,Nucl.Acids.Res.2012からのプロトコルに従ってエレクトロポレートする。
a) Loading small molecules into the PMP PMPs are generated as described in Examples 1 and 2. To load the small molecule into the PMP, the PMP is placed in a PBS solution containing the small molecule, either in solid form or in solubilized form. This solution was prepared by Sun, Mol. The. , 2010, leave at 22 ° C. for 1 hour. Instead, Wang et al, Nature Comm. , 2013, sonicate the solution to induce poration and diffusion into exosomes. Instead, PMP is described in Wahlgren et al, Nucl. Acids. Res. Electropolate according to the protocol from 2012.

代わりに、PMP脂質は、PBS中の1mlのPMPに3.75mlの2:1(v/v)のMeOH:CHCl3を添加することにより単離し、ボルテックスする。CHCl3(1.25ml)及びddH2O(1.25ml)を順次添加し、ボルテックスする。次に、混合物をガラスチューブ内の22℃において2,000rpmで10分間遠心分離して、混合物を2相(水相及び有機相)に分離する。PMP脂質を含有する有機層サンプルは、窒素(2psi)下で加熱によって乾燥させる。小分子ロードPMPを生成するために、単離したPMP脂質を小分子溶液と混合し、且つHaney et al,J Contr.Rel.,2015からのプロトコルに従い、溶液を脂質エキストルーダに通過させる。 Alternatively, PMP lipids are isolated and vortexed by adding 3.75 ml of 2: 1 (v / v) MeOH: CHCl3 to 1 ml of PMP in PBS. CHCl3 (1.25 ml) and ddH2O (1.25 ml) are added sequentially and vortexed. The mixture is then centrifuged in a glass tube at 22 ° C. at 2,000 rpm for 10 minutes to separate the mixture into two phases (aqueous phase and organic phase). Organic layer samples containing PMP lipids are dried by heating under nitrogen (2 psi). To generate a small molecule load PMP, the isolated PMP lipids were mixed with a small molecule solution and Haney et al, J Control. Rel. , 2015, pass the solution through the lipid extruder.

使用前に、非結合小分子を除去するために、実施例2に記載の方法を用いて、ロードPMPを精製する。ロードPMPは、実施例3に記載のように特性決定し、それらの安定性は実施例4に記載のように試験する。 Prior to use, the loaded PMP is purified using the method described in Example 2 to remove unbound small molecules. Load PMPs are characterized as described in Example 3 and their stability is tested as described in Example 4.

b)PMP内へのタンパク質又はペプチドのローディング
PMPは、実施例1及び実施例2に記載されたように生成する。PMP内にタンパク質又はペプチドをローディングするために、PMPをPBS中のタンパク質又はペプチドと共に溶液中に配置する。タンパク質又はペプチドが不溶性であれば、それが可溶性になるまでpHを調整する。タンパク質又はペプチドが依然として不溶性であれば、不溶性タンパク質又はペプチドを使用する。次に、Wang et al,Nature Comm.,2013からのプロトコルに従い、溶液を超音波処理して、PMPにポレーション及び拡散を誘導する。代わりに、Wahlgren et al,Nucl.Acids.Res.2012からのプロトコルに従ってPMPをエレクトロポレートする。
b) Loading the protein or peptide into the PMP PMPs are produced as described in Examples 1 and 2. To load the protein or peptide into the PMP, the PMP is placed in solution with the protein or peptide in PBS. If the protein or peptide is insoluble, adjust the pH until it is soluble. If the protein or peptide is still insoluble, use the insoluble protein or peptide. Next, Wang et al, Nature Comm. , 2013, sonicate the solution to induce poration and diffusion in the PMP. Instead, Wahlgren et al, Nucl. Acids. Res. Electroporate PMP according to the protocol from 2012.

代わりに、PMP脂質は、PBS中の1mlのPMPに3.75mlの2:1(v/v)のMeOH:CHCl3を添加することにより単離する。CHCl3(1.25ml)及びddH2O(1.25ml)を順次添加し、ボルテックスする。次に、混合物をガラスチューブ内の22℃において2,000rpmで10分間遠心分離して、混合物を2相(水相及び有機相)に分離する。PMP脂質を含有する有機層サンプルは、窒素(2psi)下で加熱によって乾燥させる。小分子ロードPMPを生成するために、単離したPMP脂質を小分子溶液と混合し、且つHaney et al,J Contr.Rel.,2015からのプロトコルに従い、溶液を脂質エキストルーダに通過させる。 Alternatively, PMP lipids are isolated by adding 3.75 ml of 2: 1 (v / v) MeOH: CHCl3 to 1 ml of PMP in PBS. CHCl3 (1.25 ml) and ddH2O (1.25 ml) are added sequentially and vortexed. The mixture is then centrifuged in a glass tube at 22 ° C. at 2,000 rpm for 10 minutes to separate the mixture into two phases (aqueous phase and organic phase). Organic layer samples containing PMP lipids are dried by heating under nitrogen (2 psi). To generate a small molecule load PMP, the isolated PMP lipids were mixed with a small molecule solution and Haney et al, J Control. Rel. , 2015, pass the solution through the lipid extruder.

使用前に、非結合ペプチド及びタンパク質を除去するために、実施例2に記載の方法を用いて、ロードPMPを精製する。ロードPMPは、実施例3に記載のように特性決定し、それらの安定性は実施例4に記載のように試験する。タンパク質又はペプチドのローディングを測定するために、ロード及び非ロードPMPの小さいサンプルについてPierce Quantitative Colorimetric Peptide Assayを使用する。 Prior to use, the loaded PMP is purified using the method described in Example 2 to remove unbound peptides and proteins. Load PMPs are characterized as described in Example 3 and their stability is tested as described in Example 4. To measure protein or peptide loading, use the Pierce Quantitative Colorimetric Peptide Assay for small samples of loaded and unloaded PMP.

c)核酸のPMPへのローディング
PMPは、実施例1及び実施例2に記載されたように生成する。PMP内に核酸をローディングするために、PMPをPBS中の核酸と共に溶液中に配置する。次に、Wang et al,Nature Comm.,2013からのプロトコルに従い、溶液を超音波処理して、PMPにポレーション及び拡散を誘導する。代わりに、Wahlgren et al,Nucl.Acids.Res.2012からのプロトコルに従ってPMPをエレクトロポレートする。
c) Loading Nucleic Acids into PMPs PMPs are produced as described in Examples 1 and 2. To load the nucleic acid into the PMP, the PMP is placed in solution with the nucleic acid in PBS. Next, Wang et al, Nature Comm. , 2013, sonicate the solution to induce poration and diffusion in the PMP. Instead, Wahlgren et al, Nucl. Acids. Res. Electroporate PMP according to the protocol from 2012.

代わりに、PMP脂質は、PBS中の1mlのPMPに3.75mlの2:1(v/v)のMeOH:CHCl3を添加することにより単離する。CHCl3(1.25ml)及びddH2O(1.25ml)を順次添加し、ボルテックスする。次に、混合物をガラスチューブ内の22℃において2,000rpmで10分間遠心分離して、混合物を2相(水相及び有機相)に分離する。PMP脂質を含有する有機層サンプルは、窒素(2psi)下で加熱によって乾燥させる。小分子ロードPMPを生成するために、単離したPMP脂質を小分子溶液と混合し、且つHaney et al,J Contr.Rel.,2015からのプロトコルに従い、溶液を脂質エキストルーダに通過させる。 Alternatively, PMP lipids are isolated by adding 3.75 ml of 2: 1 (v / v) MeOH: CHCl3 to 1 ml of PMP in PBS. CHCl3 (1.25 ml) and ddH2O (1.25 ml) are added sequentially and vortexed. The mixture is then centrifuged in a glass tube at 22 ° C. at 2,000 rpm for 10 minutes to separate the mixture into two phases (aqueous phase and organic phase). Organic layer samples containing PMP lipids are dried by heating under nitrogen (2 psi). To generate a small molecule load PMP, the isolated PMP lipids were mixed with a small molecule solution and Haney et al, J Control. Rel. , 2015, pass the solution through the lipid extruder.

使用前に、非結合核酸を除去するために、実施例2に記載の方法を用いて、PMPを精製する。ロードPMPは、実施例3に記載のように特性決定し、それらの安定性は実施例4に記載のように試験する。PMP内にロードされる核酸は、Thermo Fisher製のQuant−Itアッセイを製造業者の取扱説明書に従って用いて定量するか、又は核酸が蛍光標識されるかどうかを、プレートリーダーを用いて定量する。 Prior to use, PMP is purified using the method described in Example 2 to remove unbound nucleic acid. Load PMPs are characterized as described in Example 3 and their stability is tested as described in Example 4. Nucleic acid loaded into the PMP is quantified using the Thermo Fisher Quant-It assay according to the manufacturer's instructions, or whether the nucleic acid is fluorescently labeled using a plate reader.

実施例6:植物体におけるPMP媒介性プラスミド送達による植物の改変
この実施例では、植物の適応度に影響を及ぼすために、植物体におけるプラスミドロードPMPのローディング及び機能的送達について記載する。また、本実施例は、プラスミドロードPMPが、多様な加工処理及び環境条件にわたって安定であり、且つその活性を保持することもさらに実証する。
Example 6: Modification of plants by PMP-mediated plasmid delivery in plants This example describes loading and functional delivery of plasmid-loaded PMPs in plants to affect the fitness of plants. This example also further demonstrates that the plasmid loaded PMP is stable and retains its activity over a variety of processing and environmental conditions.

この実施例では、綿をモデル植物として、グレープフルーツPMPをモデルPMPとして使用し、且つpCambia1303 GUSA:mGFP5レポーター発現ベクターをモデルプラスミドとして使用する。 In this example, cotton is used as a model plant, grapefruit PMP is used as a model PMP, and pCambia1303 GUSA: mGFP5 reporter expression vector is used as a model plasmid.

治療計画:
グレープフルーツPMP溶液は、滅菌水中の等用量の0、0.5μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml及び20μg/mlのプラスミドを用いて製剤化する。
Treatment plan:
Grapefruit PMP solution is formulated with equal doses of 0, 0.5 μg / ml, 1 μg / ml, 5 μg / ml, 10 μg / ml and 20 μg / ml plasmids in sterile water.

実験プロトコル:
グレープフルーツPMPへのGUSA:mGFP5レポータープラスミドのローディング
PMPは、実施例1及び実施例2に記載されたようにグレープフルーツから生成される。PMPによる機能的プラスミド送達を示すために、グレープフルーツPMPにCaMV35Sプロモータの二重増強バージョンによって駆動され、CaMV35S polyAシグナルによって終了した融合gusA:mgfp5レポーター遺伝子を発現するpCambia1303レポータープラスミド(12,361bp;Marker Gene Technologiesから購入)によりローディングする。転写すると、GUSA及びmGFP5の両方が転写され、検出することができる。pCambia1303プラスミドは、実施例5に記載の方法によってPMP内にローディングされる。
Experimental protocol:
Loading the GUSA: mGFP5 reporter plasmid into the grapefruit PMP The PMP is produced from grapefruit as described in Examples 1 and 2. To demonstrate functional plasmid delivery by PMP, the pCambia1303 reporter plasmid (12,361bp; Marker Gene) expressing the fused gusA: mgfp5 reporter gene driven by a double-enhanced version of the CaMV35S promoter on grapefruit PMP and terminated by the CaMV35S polyA signal. Loaded by (purchased from Technologies). Upon transcription, both GUSA and mGFP5 are transcribed and can be detected. The pCambia1303 plasmid is loaded into PMP by the method described in Example 5.

プラスミドのPMP内への封入は、PCR分析によって決定する。全ゲノムDNAは、標準方法を用いてロードPMPから単離する。PCR分析のためには、50ngの全DNAを5μlのRedTaq Readymix(Sigma Aldrich)及びmgfp5遺伝子を増幅させるための0.1μMの各プライマー対:5’−AAG GAG AAG AAC TTT TCA CTG GAG−3’(配列番号7)及び5’−AGT TCA TCC ATG CCA TGT GTA−3(配列番号8)を含有する10μlのPCRに添加する。PCR増幅は、95℃で1分間での初期変性、その後に95℃での1分間の30サイクル、55℃で1分間、68℃で1分間及び68℃で10分間の最終伸長でのサーマルサイクラー内で実施する。PCR産物は、エレクトロフォレーシスを用いて1.0%のアガロースゲル上で分離し、撮像した。ゲルは、pCambia1303プラスミドの既知の量と比較して、mgfp5産物(約700bp)の存在及び強度についてスコアリングする。プラスミドがロードされたPMPは、無菌水中で0、0.5μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml及び20μg/mlのプラスミドの均等物を送達する濃度に水中で製剤化し、等量濃度の非ロードPMPを対照として使用する。プラスミドロードPMPの安定性は、実施例4に記載のように測定する。 Encapsulation of the plasmid into the PMP is determined by PCR analysis. Whole genomic DNA is isolated from loaded PMP using standard methods. For PCR analysis, 50 ng of total DNA, 5 μl of RedTaq Readymix (Sigma Aldrich) and 0.1 μM each primer pair for amplifying the mgfp5 gene: 5'-AAG GAG AAG AAC TTT TCA CTG GAG-3' (SEQ ID NO: 7) and 5'-AGT TCA TCC ATG CCA TGT GTA-3 (SEQ ID NO: 8) are added to 10 μl of PCR. PCR amplification is a thermal cycler with initial denaturation at 95 ° C. for 1 minute followed by 30 cycles of 1 minute at 95 ° C., 1 minute at 55 ° C., 1 minute at 68 ° C. and 10 minutes at 68 ° C. Carry out within. PCR products were separated and imaged on a 1.0% agarose gel using electrophoresis. Gels are scored for the presence and intensity of the mgfp5 product (about 700 bp) compared to known amounts of the pCambia1303 plasmid. The plasmid-loaded PMP was formulated in water at concentrations delivering 0, 0.5 μg / ml, 1 μg / ml, 5 μg / ml, 10 μg / ml and 20 μg / ml plasmid equivalents in sterile water, etc. A volume concentration of unloaded PMP is used as a control. The stability of the plasmid load PMP is measured as described in Example 4.

綿植物中のGUSA:mGFP5レポータープラスミドがロードされたグレープフルーツPMPの機能的送達
綿種子(ゴシピウム・ヒルスツム(Gossypium hirsutum)及びゴシピウム・ライモンディ(Gossypium raimondii))は、米国国立植物遺伝資源システム(US National Plant Germplasm System)を通して得られる。滅菌済み種子を吸湿性綿で包み、ペトリ皿内に置き、発芽させるために3日間、25℃、150μEのm−2−1の光線強度による光の14/10時間(明/暗)光期間下の増殖チャンバー内に置いた。苗は、26/20℃の昼間/夜間温度を用いる長日条件(16/8時間の明/暗光期間)下でホーグランド栄養溶液(Sigma Aldrich)を含む無菌培養容器中で増殖させる。4日後、PMP処理のために、十分に大きくなった子葉を備える苗(第一本葉が出現する前)を使用する。
Functional delivery of GUSA: mGFP5 reporter plasmid-loaded Grapefruit PMP in cotton plants Cotton seeds (Gossipium hilsutum and Gossypium raimondi) are the National Plant Genetic Resources System (US). Obtained through Germplasm System). Wrap sterilized seeds in hygroscopic cotton, place in Petri dishes, 14/10 hours (bright / dark) light with light intensity of m-2 S- 1 at 25 ° C, 150 μE for 3 days to germinate. Placed in the growth chamber under the period. Seedlings are grown in sterile culture vessels containing Hoagland nutrient solution (Sigma Aldrich) under long day conditions (16/8 hours light / dark period) using day / night temperatures of 26/20 ° C. After 4 days, seedlings with sufficiently large cotyledons (before the appearance of the first true leaf) are used for PMP treatment.

7日齢の綿の苗は、0.8%(w/v)のアガロースを含む1×MSビタミン(Sigma Aldrich)(pH5.6〜5.8)、を含む0.5×のムラシゲスクーグ(MS)無機塩(Sigma Aldrich)上に移し、1群当たり植物3本に、苗全体に植物1本当たり1mlの溶液で噴霧することにより、滅菌水(ddH2O)中の有効量の0、0.5μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml及び20μg/mlプラスミドにより処理し、等量濃度の非ロードPMPを対照として使用する。代わりに、PMP処理前に、綿植物体の子葉の下側に子葉を通して穿刺することなく25Gニードルにより穿孔する。PMP溶液は(VIB培地(20mMのMES、2mMのCaCl2及び0.1MのNaCl、pH6)中で製剤化された適用のためには、1mLの無針シリンジを用いた創傷部位を通して子葉の下側から手作業で浸潤させる。代わりに、4日齢の苗は水耕増殖条件下に維持し、PMPによる根吸収を決定するためにプラスミドロードPMP製剤を増殖培地に添加する。全部の植物を増殖チャンバーに移し、90μmolのm−2−1の光線強度及び26/20℃の昼間/夜間温度を備える長日条件(16時間/8時間の明/暗光期間)下で維持する。 7-day-old cotton seedlings are 0.5 x Murashige scoog (MS) containing 1 x MS vitamin (Sigma Aldrich) (pH 5.6 to 5.8) containing 0.8% (w / v) agarose. ) By transferring onto an inorganic salt (Sigma Aldrich) and spraying 3 plants per group with a solution of 1 ml per plant on the whole seedling, the effective amount in sterile water (ddH2O) is 0, 0.5 μg. Treat with / ml, 1 μg / ml, 5 μg / ml, 10 μg / ml and 20 μg / ml plasmids and use equal concentrations of unloaded PMP as controls. Instead, prior to PMP treatment, the underside of the cotyledons of the cotton plant is perforated with a 25G needle without puncturing through the cotyledons. The PMP solution was formulated in (VIB medium (20 mM MES, 2 mM CaCl2 and 0.1 M NaCl, pH 6) for application underneath the leaflet through the wound site using a 1 mL needleless syringe. Manual infiltration from. Instead, 4-day-old seedlings are maintained under hydroponic growth conditions and a plasmid-loaded PMP formulation is added to the growth medium to determine root absorption by PMP. All plants grow. Transfer to chamber and maintain under long day conditions (16 hours / 8 hours light / dark period) with 90 μmol m- 2 s- 1 light intensity and 26/20 ° C day / night temperature.

1、2、3、5、8及び14日間後、植物細胞内へのプラスミドロードPMPの機能的送達を評価するために、GFP及びGUSの発現を決定する。全タンパク質は、100mgの新鮮な綿の葉(方法)から抽出し、植物性プロテアーゼ阻害剤を添加する。GFP(Abcam ab1218)のためのウエスタンブロットは、アクチン(Abcam ab197345)ローディング対照を用いて実施する。アクチンに正規化した相対GFP発現をプラスミドロードPMP処理、製剤及び対照の間で比較する。さらに、タンパク質単離前に蛍光顕微鏡(EVOS2 FL)によってGFP発現について綿植物体を試験する。 After 1, 2, 3, 5, 8 and 14 days, the expression of GFP and GUS is determined to assess the functional delivery of plasmid loading PMP into plant cells. Total protein is extracted from 100 mg of fresh cotton leaves (method) and a vegetable protease inhibitor is added. Western blotting for GFP (Abcam ab1218) is performed using an actin (Abcam ab197345) loading control. Relative GFP expression normalized to actin is compared between plasmid loading PMP treatment, pharmaceuticals and controls. In addition, cotton plants are tested for GFP expression by fluorescence microscopy (EVOS2 FL) prior to protein isolation.

プラスミドロードPMP処理植物及び対照におけるGUS活性の組織化学的局在性は、X−glucバッファー(50mMのリン酸ナトリウムバッファー、pH7.0、10mMのEDTA、0.1%のTriton X−100、0.5mMのフェロシアン化カリウム及び2mg/mlの5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルグルクロニド(X−gluc)中において37℃で12時間にわたり植物体をインキュベートした後に分析する。明視野像は、解剖顕微鏡を用いて収集する。 Histochemical localization of GUS activity in plasmid-loaded PMP-treated plants and controls was as follows: X-gluc buffer (50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0, 10 mM EDTA, 0.1% Triton X-100, 0). The brightfield image is analyzed after incubation of the plant in 5 mM potassium ferrocyanide and 2 mg / ml 5-bromo-4-chloro-3-indrill glucuronide (X-gluc) at 37 ° C. for 12 hours. Collect using an anatomical microscope.

pCambia1303プラスミドロードグレープフルーツPMPは、 植物細胞にそれらのカーゴを機能的に送達し、プラスミド内でコードされたレポータータンパク質を上首尾で転写する。 The pCambia1303 plasmid load grapefruit PMP functionally delivers their cargo to plant cells and successfully transcribes the reporter protein encoded in the plasmid.

実施例7:PMP媒介性短鎖核酸送達による植物の改変
この実施例では、植物の適応度に影響を及ぼすために、植物体における短鎖核酸ロードPMPのローディング及び機能的送達について記載する。この実施例は、短鎖核酸ロードPMPが、ある範囲の加工処理及び環境条件にわたって安定しており、且つそれらの活性を保持することをさらに実証する。この実施例では、綿をモデル植物として、グレープフルーツPMPをモデルPMPとして使用し、且つCla1に対するamiRNAをモデルdsRNAとして使用する。
Example 7: Modification of plants by PMP-mediated short-stranded nucleic acid delivery This example describes loading and functional delivery of short-stranded nucleic acid-loaded PMPs in plants to affect plant adaptability. This example further demonstrates that the short-stranded nucleic acid load PMP is stable over a range of processing and environmental conditions and retains their activity. In this example, cotton is used as a model plant, grapefruit PMP is used as a model PMP, and amiRNA for Cla1 is used as a model dsRNA.

治療計画:
グレープフルーツPMP溶液は、滅菌水中の0(陰性対照)、1、5、10及び20ng/μlのdsRNAを用いて製剤化する。
Treatment plan:
Grapefruit PMP solution is formulated with 0 (negative control), 1, 5, 10 and 20 ng / μl dsRNA in sterile water.

実験プロトコル:
グレープフルーツPMPへのCLA1 dsRNAのローディング
植物体中のPMPによる細胞吸収を証明するために、グレープフルーツPMPに綿光合成遺伝子GrCLA1(1−デオキシ−D−キシルロース−5−リン酸シンターゼ)を標的化する人工的miRNA(amiRNA、P−SAMS(p−sama.carringtonlab.org)を用いて設計)又はカスタムダイサー基質siRNA(DsiRNA、IDTによって設計)をロードした。GrCLA1は、その機能消失が真葉上のアルビノ表現型を生じさせ、サイレンシング効率のための視覚的マーカを提供する、シロイヌナズナ(Arabidopsis)Cloroplastos alterados 1遺伝子(AtCLA1)のホモログ遺伝子である。オリゴヌクレオチドは、IDTから入手する。
Experimental protocol:
Loading CLA1 dsRNA into Grapefruit PMP An artificial targeting of the cotton photosynthetic gene GrCLA1 (1-deoxy-D-xylrose-5-phosphate synthase) in Grapefruit PMP to demonstrate cell absorption by PMP in plants. MiRNA (designed with amiRNA, P-SAMS (p-sama. Carringtonlab.org)) or custom dicer substrate siRNA (designed with DsiRNA, IDT) was loaded. GrCLA1 is a homologous gene of the Arabidopsis Cloroplastos alterados 1 gene (AtCLA1) whose loss of function gives rise to an albino phenotype on the true leaf and provides a visual marker for silencing efficiency. Oligonucleotides are obtained from IDT.

PMPは、実施例1及び実施例2に記載されたようにグレープフルーツから生成される。PMPの取込みを決定するために、実施例5に記載されたように、グレープフルーツPMPにGrCLA1−amiRNA若しくはGrCLA1−DsiRNA二重螺旋(表1)をロードする。PMPのamiRNA若しくはDsiRNA封入は、Quant−It RiboGreen RNAアッセイキット又はamiRNA若しくはDsiRNA(IDT)で標識した対照蛍光色素を用いて測定する。CLA1−amiRNA/DsiRNAロードPMP対非ロードPMPのPMP効果を決定するため、綿の苗を処理し、CLA1遺伝子サイレンシングについて分析する。amiRNA若しくはDsiRNA(集合的にdsRNAと呼ばれる)がロードされたPMPは、無菌水中で同等の0、1、5、10及び20ng/μlの効果的dsRNA用量を送達する濃度に水中で製剤化され、等量濃度の非ロードPMPが対照として送達される。dsRNAロードPMPの安定性は、実施例4に記載のように測定する。 PMP is produced from grapefruit as described in Example 1 and Example 2. To determine PMP uptake, the grapefruit PMP is loaded with a GrCLA1-amiRNA or GrCLA1-DsiRNA double helix (Table 1) as described in Example 5. AmiRNA or DsiRNA encapsulation of PMP is measured using the Quant-It RiboGreen RNA assay kit or a control fluorescent dye labeled with amiRNA or DsiRNA (IDT). To determine the PMP effect of CLA1-amiRNA / DsiRNA loaded PMP vs. non-loaded PMP, cotton seedlings are treated and analyzed for CLA1 gene silencing. PMP loaded with amiRNA or DsiRNA (collectively referred to as dsRNA) is formulated in water to deliver equivalent 0, 1, 5, 10 and 20 ng / μl effective dsRNA doses in sterile water. Equal concentrations of non-loaded PMP are delivered as controls. The stability of the dsRNA load PMP is measured as described in Example 4.

綿植物中のCLA1を標的とするdsRNAがロードされたグレープフルーツPMPの機能的送達
綿種子(ゴシピウム・ヒルスツム(Gossypium hirsutum)及びゴシピウム・ライモンディ(Gossypium raimondii))は、米国国立植物遺伝資源システム(US National Plant Germplasm System)を通して得られる。滅菌済み種子を吸湿性綿で包み、ペトリ皿内に置き、発芽させるために3日間、25℃、150μEのm−2−1の光線強度による14/10時間(明/暗)光期間下の増殖チャンバー内に置いた。苗は、26/20℃の昼間/夜間温度を用いる長日条件(16/8時間の明/暗光期間)下でホーグランド栄養溶液(Sigma Aldrich)を含む無菌培養容器中で増殖させる。4日後、PMP処理のために、十分に大きくなった子葉を備える苗(第一本葉が出現する前)を使用する。
Functional delivery of grapefruit PMP loaded with dsRNA targeting CLA1 in cotton plants Cotton seeds (Gossipium hilsutum and Gossypium raimondi) are the US National Plant Genetic Resources System (USNation). Obtained through Plant Germplasm System). Sterilized seeds are wrapped in hygroscopic cotton, placed in a Petri dish and placed in a Petri dish for 3 days at 25 ° C. under 150 μE m- 2 S- 1 light intensity for 14/10 hours (light / dark) under light. Placed in the breeding chamber. Seedlings are grown in sterile culture vessels containing Hoagland nutrient solution (Sigma Aldrich) under long day conditions (16/8 hours light / dark period) using day / night temperatures of 26/20 ° C. After 4 days, seedlings with sufficiently large cotyledons (before the appearance of the first true leaf) are used for PMP treatment.

7日齢の綿の苗は、0.8%(w/v)のアガロースを含む1×MSビタミン(Sigma Aldrich)(pH5.6〜5.8)を含む0.5×のムラシゲスクーグ(MS)無機塩(Sigma Aldrich)上に移し、1群当たり植物3本に、苗全体に植物1本当たり1mlの溶液で噴霧することにより、有効量の0(ddH2O)、1、5、10及び20ng/μlのGrCLA1 dsRNAロードPMP及び均等なPMP粒子濃度の非改変グレープフルーツPMPにより処理する。代わりに、PMP処理前に、綿植物体の子葉の下側に子葉を通して穿刺することなく25Gニードルにより穿孔する。PMP溶液は、1mLの無針シリンジを用いて創傷部位を通して子葉の下側から手作業で浸潤させる。植物を増殖チャンバーに移し、90μmolのm−2−1の光線強度及び26/20℃の昼間/夜間温度を備える長日条件(16時間/8時間の明/暗光期間)下で維持する。 7-day-old cotton seedlings are 0.5 x Murashige scoog (MS) containing 1 x MS vitamin (Sigma Aldrich) (pH 5.6 to 5.8) containing 0.8% (w / v) agarose. Effective amounts of 0 (ddH2O), 1, 5, 10 and 20 ng / by transferring onto an inorganic salt (Sigma Aldrich) and spraying 3 plants per group with a solution of 1 ml per plant on the whole seedling. Treat with μl GrCLA1 dsRNA loaded PMP and unmodified grapefruit PMP with uniform PMP particle concentration. Instead, prior to PMP treatment, the underside of the cotyledons of the cotton plant is perforated with a 25G needle without puncturing through the cotyledons. The PMP solution is manually infiltrated from underneath the cotyledons through the wound site using a 1 mL needleless syringe. The plants are transferred to a growth chamber and maintained under long day conditions (16 hours / 8 hours light / dark period) with 90 μmol m-2 s- 1 light intensity and 26/20 ° C day / night temperature. ..

2、5、8及び14日後、定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(qRT−PCR)を用いてCLA1 dsRNAの遺伝子サイレンシング効率を内在性CLA1 mRNAの発現レベルによって試験する。全RNAは、製造業者の取扱説明書(Invitrogen)に従ってTrizol試薬を用いて100mgの新鮮な綿の葉から抽出し、RNase−free DNase I(Promega)を用いて入念に処理する。第一鎖cDNAは、SuperScript(商標)First−Strand合成システム(Invitrogen)を用いて2μgの全RNAから合成する。CLA1転写産物のレベルを推定するために、qRT−PCRは、次のプログラム:(a)95℃で5分間;(b)94℃で30秒間、55℃で30秒間;及び72℃で30秒間の40サイクルを用いて、プライマー:GrCLA1q1_F 5’−CCAGGTGGGGCTTATGCATC−3’(配列番号9)、GrCLA1q1_R 5’−CCACACCAAGGCTTGAACCC−3’(配列番号10)及びGrCLA1q2_F 5’−GGCCGGATTCACGAAACGGT−3’(配列番号11)、GrCLA1q2_R 5’−CGTCGAGATTGGCAGTTGGC−3’(配列番号12)及び18s RNA_F 5’−TCTGCCCTATCAACTTTCGATGGTA−3’(配列番号13)、18s RNA_ R 5’−AATTTGCGCGCCTGCTGCCTTCCTT−3’(配列番号7)を含むSYBR GreenリアルタイムPCR Master Mix(Thermo Scientific)を用いて実施する。結果を正規化するために、18S rRNA遺伝子を内部対照として使用する。非改変PMP及び水対照と比較してCLA1−dsRNAロードPMPによる処理後の綿におけるCLA1ノックダウン効率は、dsRNAロードPMPによる処理後の正規化CLA1発現を非改変PMPによる処理後の正規化CLA1発現と比較することで、ΔΔCt値を計算することにより決定する。 After 2, 5, 8 and 14 days, the gene silencing efficiency of CLA1 dsRNA is tested by the expression level of endogenous CLA1 mRNA using quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (qRT-PCR). Total RNA is extracted from 100 mg of fresh cotton leaves using Trizol reagent according to the manufacturer's instructions (Invitrogen) and carefully treated with RNase-free DNase I (Promega). The first-strand cDNA is synthesized from 2 μg of total RNA using the SuperScript ™ First-Strand Synthesis System (Invitrogen). To estimate the level of the CLA1 transcript, qRT-PCR was performed in the following program: (a) 95 ° C for 5 minutes; (b) 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds; and 72 ° C for 30 seconds. Primers: GrCLA1q1_F 5'-CCAGGTGGGGCTTATGCATC-3'(SEQ ID NO: 9), GrCLA1q1_R 5'-CCACACCAAGGCTTGAACCC-3'(SEQ ID NO: 10) and GrCLA1q2_F 5'-GGCCG , GrCLA1q2_R 5'-CGTCGAGATTGGCAGTTGGC-3'(SEQ ID NO: 12) and 18s RNA_F 5'-TCTGCCCTATTCAACTTTCGAGGTA-3' (SEQ ID NO: 13), 18s RNA_R5'-AATTTGCGCT It is carried out using PCR Master Mix (Thermo Scientific). The 18S rRNA gene is used as an internal control to normalize the results. The CLA1 knockdown efficiency in cotton treated with CLA1-dsRNA loaded PMP compared to unmodified PMP and water control was that normalized CLA1 expression after treatment with dsRNA loaded PMP was normalized CLA1 expression after treatment with unmodified PMP. It is determined by calculating the ΔΔCt value by comparing with.

さらに、CLA1 dsRNAの遺伝子サイレンシング効率は、表現型光退色分析によって試験する。処理及び非処理綿植物の葉の写真を撮影し、ImageJソフトウェアを使用して、対照葉の緑色と比較した葉上の白色光退色によって反映される遺伝子サイレンシングのパーセンテージを決定する。光退色の影響を定量するために1植物当たり3枚の葉をアッセイし、CLA1−dsRNAロードPMP対対照の遺伝子サイレンシング効率を評価する。 In addition, the gene silencing efficiency of CLA1 dsRNA is tested by phenotypic photobleaching analysis. Photographs of treated and untreated cotton plant leaves are taken and ImageJ software is used to determine the percentage of gene silencing reflected by white photobleaching on the leaves compared to the green color of the control leaves. Three leaves per plant are assayed to quantify the effect of photobleaching and the gene silencing efficiency of the CLA1-dsRNA loaded PMP pair control is evaluated.

CLA1−dsRNAロードPMPは、植物体中に機能的に送達し、非改変PMP及び水対照と比較してCLA1遺伝子サイレンシング及び光退色表現型を誘導する。 CLA1-dsRNA loaded PMPs functionally deliver into plants and induce CLA1 gene silencing and photobleaching phenotypes as compared to unmodified PMPs and water controls.

Figure 2021533180
Figure 2021533180

実施例8:プロトプラストへのPMP媒介性プラスミド送達による植物の改変
この実施例では、植物の適応度に影響を及ぼすために、プロトプラストへのプラスミドロードPMPのローディング及び機能的送達について記載する。また、本実施例は、プラスミドロードPMPが、多様な加工処理及び環境条件にわたって安定しており、且つその活性を保持することもさらに実証する。
Example 8: Modification of plants by PMP-mediated plasmid delivery to protoplasts This example describes loading and functional delivery of plasmid-loaded PMPs to protoplasts to affect plant fitness. This example also further demonstrates that the plasmid loaded PMP is stable and retains its activity over a variety of processing and environmental conditions.

この実施例では、ダイズプロトプラストをモデルプロトプラストとして、BY−2 PMPをモデルPMPとして使用し、且つpCambia1303 GUSA:mGFP5レポーター発現ベクターをモデルプラスミドとして使用する。 In this example, soybean protoplasts are used as model protoplasts, BY-2 PMPs are used as model PMPs, and pCambia1303 GUSA: mGFP5 reporter expression vector is used as model plasmids.

治療計画:
BY−2 PMP溶液は、滅菌水中の等用量の0、0.5μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml及び20μg/mlのプラスミド溶液を用いて製剤化する。
Treatment plan:
The BY-2 PMP solution is formulated with equal doses of 0, 0.5 μg / ml, 1 μg / ml, 5 μg / ml, 10 μg / ml and 20 μg / ml plasmid solutions in sterile water.

実験プロトコル:
BY−2 PMPへのGUSA:mGFP5レポータープラスミドのローディング
PMPは、実施例1及び実施例2に記載されたようにBY−2細胞株から生成される。PMPによる機能的プラスミド送達を示すために、BY−2 PMPにCaMV35Sプロモータの二重増強バージョンによって駆動され、CaMV35S polyAシグナルによって終了した融合gusA:mgfp5レポーター遺伝子を発現するpCambia1303レポータープラスミド(12,361bp;Marker Gene Technologiesから購入)によりローディングする。転写すると、GUSA及びmGFP5の両方が転写され、検出することができる。pCambia1303プラスミドは、実施例5に記載の方法によってPMP内にローディングする。
Experimental protocol:
Loading the GUSA: mGFP5 reporter plasmid into the BY-2 PMP The PMP is generated from the BY-2 cell line as described in Examples 1 and 2. To demonstrate functional plasmid delivery by PMP, pCambia1303 reporter plasmid (12,361bp; Loaded by (purchased from Marker Gene Technologies). Upon transcription, both GUSA and mGFP5 are transcribed and can be detected. The pCambia1303 plasmid is loaded into PMP by the method described in Example 5.

プラスミドのPMP内への封入は、PCR分析によって決定する。全ゲノムDNAは、標準方法を用いてロードPMPから単離する。PCR分析のためには、50ngの全DNAを5μlのRedTaq Readymix(Sigma Aldrich)及びmgfp5遺伝子を増幅させるための0.1μMの各プライマー対:5’−AAG GAG AAG AAC TTT TCA CTG GAG−3’(配列番号7)及び5’−AGT TCA TCC ATG CCA TGT GTA−3(配列番号8)を含有する10μlのPCRに添加する。PCR増幅は、95℃で1分間での初期変性、その後に95℃での1分間の30サイクル、55℃で1分間、68℃で1分間及び68℃で10分間の最終伸長でのサーマルサイクラー内で実施する。PCR産物は、エレクトロフォレーシスを用いて1.0%のアガロースゲル上で分離し、撮像した。ゲルは、pCambia1303プラスミドの既知の量と比較して、mgfp5産物(約700bp)の存在及び強度についてスコアリングされる。プラスミドがロードされたPMPは、無菌水中で0、0.5μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml及び20μg/mlのプラスミドを送達する濃度に水中で製剤化され、等量濃度の非ロードPMPが対照として使用される。プラスミドロードPMPの安定性は、実施例4に記載のように測定する。 Encapsulation of the plasmid into the PMP is determined by PCR analysis. Whole genomic DNA is isolated from loaded PMP using standard methods. For PCR analysis, 50 ng of total DNA, 5 μl of RedTaq Readymix (Sigma Aldrich) and 0.1 μM each primer pair for amplifying the mgfp5 gene: 5'-AAG GAG AAG AAC TTT TCA CTG GAG-3' (SEQ ID NO: 7) and 5'-AGT TCA TCC ATG CCA TGT GTA-3 (SEQ ID NO: 8) are added to 10 μl of PCR. PCR amplification is a thermal cycler with initial denaturation at 95 ° C. for 1 minute followed by 30 cycles of 1 minute at 95 ° C., 1 minute at 55 ° C., 1 minute at 68 ° C. and 10 minutes at 68 ° C. Carry out within. PCR products were separated and imaged on a 1.0% agarose gel using electrophoresis. Gels are scored for the presence and intensity of the mgfp5 product (about 700 bp) compared to known amounts of the pCambia1303 plasmid. The plasmid-loaded PMP was formulated in water to deliver 0, 0.5 μg / ml, 1 μg / ml, 5 μg / ml, 10 μg / ml and 20 μg / ml plasmids in sterile water and at equal concentrations. Non-loaded PMP is used as a control. The stability of the plasmid load PMP is measured as described in Example 4.

ダイズプロトプラストの単離
ダイズ種子(Glycine max(L.)Merr.)は、米国国立植物遺伝資源システム(US National Plant Germplasm System)を通して得られる。5〜10個のダイズ種子(Williams 82)は、ダイズ用のカスタム土壌混合物(1:1:1比の土壌、パーライト及びトーピードサンド)上の25℃で長日条件(1,500μmolm−2−1での16時間の照明)下の増殖チャンバーにおいて13cmポット内に植え付けた。プロトプラストは、Wu and Hanzawa,2018 J.Vis.Exp.(131),e57258に記載されたように単離する。手短には、新規に伸長させた単葉の葉は10日齢のダイズ苗から切断する。新しいカミソリの刃を用いて、中央脈を単葉の葉から除去し、残りは0.5〜1mmの細片に切り分ける。1本の鉗子を用いて、葉細片を直ちに移し、15mLチューブ内の10mLの新しく調製した酵素溶液(MES、pH5.7、20mM、2%(w/v)のセルラーゼCELF、0.1%(w/v)のペクトリアーゼY−23、0.75Mのマンニトール、0.2mMのCaCl2、0.1%(w/v)BSA、0.5mMのDTT)中に緩徐に入れた。葉細片は室温で15分間にわたり真空浸潤させ、これらの葉細片を室温で4〜6時間にわたり微小光下で緩徐に攪拌しながら(40rpm)酵素溶液中でインキュベートする。10mLの酵素/プロトプラスト溶液は50mLチューブに緩徐に注入し、10mLのW5溶液(2mMのMES、pH5.7、154mMのNaCl、125mMのCaCl2、5mMのKCl)を室温で添加して消化を停止させる。酵素/プロトプラスト溶液は、未消化の葉の組織を除去するために、50mLチューブの一番上に置いた清潔な75μmのナイロンメッシュ上に注入する。素通り酵素/プロトプラスト溶液は、室温で1〜2分間にわたり50mLチューブ内で100×gで遠心分離し、プロトプラストペレットを妨害せずに上清を除去する。再懸濁させたプロトプラストは、血球計上でプロトプラスト数を計数することにより、4℃の冷却W5溶液中において2×10細胞/mlの濃度に希釈する。洗浄後、プロトプラストは、室温で2×10細胞/mlの濃度でMMG溶液(4mMのMES、pH5.7、400mMのマンニトール、15mMのMgCl2)中に再懸濁させる。
Isolation of Soybean Protoplasts Soybean seeds (Glycine max (L.) Merr.) Are obtained through the US National Plant Germplasm System. 5-10 soybean seeds (Williams 82), the custom soil mixture for soybean (1: 1: 1 ratio of soil, perlite and Topidosando) long-day conditions at 25 ° C. on (1,500μmolm -2 s - Planted in 13 cm pots in the growth chamber under (16 hours of illumination at 1). Protoplasts are described by Wu and Hanzawa, 2018 J. Mol. Vis. Exp. (131), isolated as described in e57258. Briefly, newly elongated single-leaved leaves are cut from 10-day-old soybean seedlings. Using a new razor blade, remove the central vein from the leaves of the single leaf and cut the rest into 0.5-1 mm strips. Immediately transfer the leaf debris using a single forceps and 10 mL of freshly prepared enzyme solution (MES, pH 5.7, 20 mM, 2% (w / v) cellulase CELF, 0.1%) in a 15 mL tube. It was slowly placed in (w / v) pectrianase Y-23, 0.75 M mannitol, 0.2 mM CaCl2, 0.1% (w / v) BSA, 0.5 mM DTT). Leaf strips are vacuum infiltrated at room temperature for 15 minutes and these leaf strips are incubated in an enzyme solution at room temperature for 4-6 hours with gentle agitation under microlight (40 rpm). 10 mL of enzyme / protoplast solution is slowly infused into a 50 mL tube and 10 mL of W5 solution (2 mM MES, pH 5.7, 154 mM NaCl, 125 mM CaCl 2, 5 mM KCl) is added at room temperature to stop digestion. .. The enzyme / protoplast solution is poured onto a clean 75 μm nylon mesh placed on top of a 50 mL tube to remove undigested leaf tissue. The pass-through enzyme / protoplast solution is centrifuged at 100 xg in a 50 mL tube for 1-2 minutes at room temperature to remove the supernatant without interfering with the protoplast pellets. The resuspended protoplasts are diluted to a concentration of 2 × 10 5 cells / ml in a cooled W5 solution at 4 ° C. by counting the number of protoplasts by blood cell counting. After washing, the protoplasts are resuspended in MMG solution (4 mM MES, pH 5.7, 400 mM mannitol, 15 mM MgCl2) at a concentration of 2 × 10 5 cells / ml at room temperature.

ダイズプロトプラスト中のGUSA:mGFP5レポータープラスミドがロードされたBY−2PMPの機能的送達
2×10細胞/mLで2×10個のプロトプラストを含有する100μLのプロトプラストを24ウェルの平底プレートに移す。プロトプラストは、滅菌水(ddH2O)中で0、0.5μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml及び20μg/mlの有効量のプラスミドを用いて処理され、等量濃度の非ロードPMPが対照として使用される。100ul超のPMP溶液を添加する必要がある場合、PMPは、MMG溶液中で製剤化し、1時点当たり3回ずつ接種する。
Functional delivery of BY-2PMP loaded with GUSA: mGFP5 reporter plasmid in soybean protoplasts Transfer 100 μL of protoplasts containing 2 × 10 4 protoplasts at 2 × 10 5 cells / mL to a 24-well flat-bottomed plate. Protoplasts are treated with effective amounts of plasmids in 0, 0.5 μg / ml, 1 μg / ml, 5 μg / ml, 10 μg / ml and 20 μg / ml in sterile water (ddH2O) and are unloaded at equal concentrations. PMP is used as a control. If more than 100 ul of PMP solution needs to be added, PMP is formulated in MMG solution and inoculated 3 times per time point.

2時間、4時間、6時間、1日、2日及び3日後、ダイズプロトプラスト内へのプラスミドロードPMPの機能的送達を評価するために、GFP及びGUSの発現を決定する。サンプルは、上述したように培地により5×10分間洗浄する。全タンパク質は、処理したプロトプラストの1つの全ウェルから抽出し、GFP(Abcam ab1218)についてのウエスタンブロットは、アクチン(Abcam ab197345)ローディング対照を用いて実施する。アクチンに正規化した相対GFP発現をプラスミドロードPMP処理、製剤及び対照の間で比較する。 After 2 hours, 4 hours, 6 hours, 1 day, 2 days and 3 days, the expression of GFP and GUS is determined to evaluate the functional delivery of plasmid-loaded PMP into soybean protoplasts. Samples are washed with medium for 5 x 10 minutes as described above. All proteins are extracted from one whole well of the treated protoplast and Western blots for GFP (Abcam ab1218) are performed using an actin (Abcam ab197345) loading control. Relative GFP expression normalized to actin is compared between plasmid loading PMP treatment, pharmaceuticals and controls.

さらに、10μLの洗浄したプロトプラストをガラススライド上に配置し、蛍光顕微鏡(EVOS2 FL)によってGFP発現について検査する。 In addition, 10 μL of washed protoplasts are placed on glass slides and tested for GFP expression by fluorescence microscopy (EVOS2 FL).

プラスミドロードPMP処理プロトプラスト及び対照におけるGUS活性の組織化学的局在性は、X−glucバッファー(50mMのリン酸ナトリウムバッファー、pH7.0、10mMのEDTA、0.1%のTriton X−100、0.5mMのフェロシアン化カリウム及び2mg/mlの5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルグルクロニド(X−gluc)中での37℃で12時間にわたりプロトプラストをインキュベートした後に分析する。明視野像は、EVOS2 FLを用いて取得する。 Histochemical localization of GUS activity in plasmid-loaded PMP-treated protoplasts and controls was X-gluc buffer (50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0, 10 mM EDTA, 0.1% Triton X-100, 0). The brightfield image is analyzed after incubation of protoplasts at 37 ° C. in 5 mM potassium ferrocyanide and 2 mg / ml 5-bromo-4-chloro-3-indrill glucuronide (X-gluc) for 12 hours. Obtained using EVOS2 FL.

pCambia1303プラスミドロードBY−2 PMPはプロトプラストにそれらのカーゴを機能的に送達し、プラスミド内でコードされたレポータータンパク質を上首尾で転写する。 The pCambia1303 plasmid load BY-2 PMP functionally delivers those cargoes to the protoplasts and successfully transcribes the reporter protein encoded in the plasmid.

実施例9:超遠心分離及びショ糖勾配精製を用いたブレンド果汁からのPMP生成
この実施例では、果実をブレンドし、残屑を除去するための連続的遠心分離、粗PMPをペレット化するための超遠心分離の組み合わせを用い、PMPを精製するためのショ糖密度勾配を用いることによる果実からのPMPの生成について記載する。この実施例では、グレープフルーツをモデル果実として使用した。
Example 9: PMP generation from blended fruit juice using ultracentrifugation and sucrose gradient purification In this example, the fruits are blended, continuous centrifugation to remove debris, and pelletization of crude PMP. The production of PMP from fruit by using a combination of ultracentrifugation and using a sucrose density gradient for purifying PMP will be described. In this example, grapefruit was used as a model fruit.

a)超遠心分離及びショ糖密度勾配精製によるグレープフルーツPMPの生成
ブレンダ、超遠心分離及びショ糖勾配精製を用いたグレープフルーツPMP生成のためのワークフローを図1Aに示す。1個のレッドグレープフルーツを現地のWhole Foods Market(登録商標)から購入し、アルベド、フラベド及びセグメント膜を除去して、砂じょうを収集し、これらを、最大速のブレンダを10分使用してホモジナイズした。100mLの果汁をPBSで5倍希釈した後、1000×gで10分、3000×gで20分及び10,000×gで40分間の遠心分離に付すことにより、大きい残屑を除去した。28mLの清澄化した果汁を、S50−ST(4×7mL)スイングバケットロータを用い、4℃において、150,000×gのSorvall(商標)MX 120 Plus Micro−Ultracentrifugeで90分間超遠心分離して、粗PMPペレットを取得し、これをPBS pH7.4に再懸濁させた。次に、ショ糖勾配をトリス−HCL pH7.2中に調製し、粗PMPをショ糖勾配(上から下に:8、15、30、45及び60%ショ糖)の上部に重ねてから、S50−ST(4×7mL)スイングバケットロータを用い、4℃、150,000×gで120分間の超遠心分離によりスピンダウンした。1mLの画分を収集し、PMPを30〜45%界面で単離した。PBSを用いて、4℃、150,000×gで120分間の超遠心分離により、画分を洗浄し、ペレットを最小量のPBSに溶解させた。
a) Generation of grapefruit PMP by ultracentrifugation and sucrose density gradient purification A workflow for grapefruit PMP generation using blender, ultracentrifugation and sucrose gradient purification is shown in FIG. 1A. Purchase a red grapefruit from the local Whole Foods Market®, remove albedo, flaved and segmented membranes, collect juice vesicles and homogenize them using the fastest blender for 10 minutes. bottom. After diluting 100 mL of juice 5 times with PBS, large debris was removed by centrifugation at 1000 xg for 10 minutes, 3000 xg for 20 minutes and 10,000 xg for 40 minutes. 28 mL of clarified juice was ultracentrifuged for 90 minutes in a 150,000 xg Sorvall ™ MX 120 Plus Micro-Ultracentrifuge at 4 ° C using an S50-ST (4 x 7 mL) swing bucket rotor. , Crude PMP pellets were obtained and resuspended in PBS pH 7.4. Next, a sucrose gradient is prepared in Tris-HCL pH 7.2 and a crude PMP is layered on top of the sucrose gradient (top to bottom: 8, 15, 30, 45 and 60% sucrose). Using an S50-ST (4 × 7 mL) swing bucket rotor, spin-down was performed by ultracentrifugation at 4 ° C. and 150,000 × g for 120 minutes. 1 mL fraction was collected and PMP was isolated at the 30-45% interface. Fractions were washed with PBS by ultracentrifugation at 4 ° C. at 150,000 xg for 120 minutes and the pellet was dissolved in a minimum amount of PBS.

TS−400カートリッジ(図1B)を用い、Spectradyne nCS1(商標)粒径分析装置を使用して、PMP濃度(1×10PMP/mL)及びメジアンPMP粒径(121.8nm)を決定した。Malvern Zetasizer Ultraを用いてゼータ電位を測定したところ、−11.5+/−0.357mVであった。 A PMP concentration (1 × 10 9 PMP / mL) and a median PMP particle size (121.8 nm) were determined using a Specradine nCS1 ™ particle size analyzer using a TS-400 cartridge (FIG. 1B). The zeta potential was measured using the Malvern Zetasizer Ultra and found to be -11.5 +/- 0.357 mV.

この実施例は、ショ糖勾配精製法と組み合わせた超遠心分離を用いて、グレープフルーツPMPを単離することができることを実証する。しかし、この方法は、全てのPMP生成ステップ及び最終PMP溶液中においてサンプルの著しいゲル化を誘導した。 This example demonstrates that grapefruit PMP can be isolated using ultracentrifugation in combination with the sucrose gradient purification method. However, this method induced significant gelation of the sample in all PMP generation steps and in the final PMP solution.

実施例10:超遠心分離及びショ糖勾配精製を用いたメッシュ圧搾果汁からのPMP生成
この実施例は、より穏やかな搾汁法(メッシュストレイナ)を使用することによる、PMP生成工程中の細胞壁及び細胞膜混入物の減少を説明する。この実施例では、グレープフルーツをモデル果実として使用した。
Example 10: PMP generation from mesh pressed fruit juice using ultracentrifugation and sucrose gradient purification This example is a cell wall during the PMP generation step by using a milder juice method (mesh strainer). And the reduction of cell membrane contaminants will be explained. In this example, grapefruit was used as a model fruit.

a)穏やかな搾汁により、グレープフルーツPMPからのPMP生成中のゲル化を低減する
実施例9に記載の通りにレッドグレープフルーツから砂じょうを単離した。PMP生成中のゲル化を低減するために、破壊的ブレンド法を用いるのではなく、茶漉しメッシュに砂じょうを軽く押し付けて、果汁を収集し、細胞壁及び細胞膜混入物を低減した。分画遠心分離後、果汁は、ブレンダの使用後よりも清澄になり、ショ糖密度勾配遠心分離後に30〜45%インターセクションで1つの純粋PMP含有ショ糖バンドを観察した(図2)。全体としてPMP生成中及び後のゲル化は少なかった。
a) Gently squeezing reduces gelation during PMP production from grapefruit PMP. Juice vesicles were isolated from red grapefruit as described in Example 9. To reduce gelation during PMP formation, instead of using a destructive blending method, a juice vesicle was lightly pressed against the tea strainer mesh to collect juice and reduce cell wall and cell membrane contaminants. After fractional centrifugation, the juice became clearer than after the use of Brenda, and one pure PMP-containing sucrose band was observed at the 30-45% intersection after sucrose density gradient centrifugation (FIG. 2). Overall, there was little gelation during and after PMP formation.

本発明者らのデータは、穏やかな搾汁ステップを使用すると、ブレンドを含む方法に比べ、PMP生成中の混入物に起因するゲル化が低減することを証明している。 Our data demonstrate that the use of a gentle squeezing step reduces gelation due to contaminants during PMP production compared to methods involving blending.

実施例11:超遠心分離及びサイズ排除クロマトグラフィーを用いたPMP生成
この実施例は、超遠心分離(UC)及びサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)の使用による果実からのPMPの生成を記載する。この実施例では、グレープフルーツをモデル果実として使用する。
Example 11: PMP generation using ultracentrifugation and size exclusion chromatography This example describes the production of PMP from fruits by using ultracentrifugation (UC) and size exclusion chromatography (SEC). In this example, grapefruit is used as a model fruit.

a)UC及びSECを用いたグレープフルーツPMPの生成
実施例9aに記載の通りにレッドグレープフルーツから砂じょうを単離し、茶漉しメッシュに軽く押し付けて、28mlの果汁を収集した。UC及びSECを用いるグレープフルーツPMP生成のワークフローを図3Aに描く。手短には、果汁を、1000×gで10分、3000×gで20分及び10,000×gで40分の分画遠心分離に付すことにより、大きい残屑を除去した。28mlの清澄化した果汁を、S50−ST(4×7mL)スイングバケットロータを用い、4℃において、100,000×gのSorvall(商標)MX 120 Plus Micro−Ultracentrifugeで60分間超遠心分離して、粗PMPペレットを取得し、これをMESバッファー(20mM MES、NaCl、pH6)に再懸濁させた。ペレットをMESバッファーで2回洗浄した後、最終ペレットを1mlのPBS、pH7.4に再懸濁させた。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、PMP含有画分を溶出した。製造者により提供される濃度及び粒径標準を用いて、PMP粒径及び濃度を決定するために、NanoFCMを用いたナノ−フローサイトメトリーによりSEC溶出画分を分析した。さらに、どの画分にPMPが溶出されているかを識別するために、SEC画分について、280nmでの吸光度(SpectraMax(登録商標))及びタンパク質濃度(Pierce(商標)BCA assay,ThermoFisher)を決定した(図3B〜3D)。PMP含有画分として、SEC画分2〜4を識別した。早期及び後期溶出画分の分析から、SEC画分3が、主要PMP含有画分であることがわかり、濃度は、2.83×1011PMP/mL(全粒子の57.2%が、50〜120nm粒度範囲にある)、メジアン径は、83.6nm+/−14.2nm(SD)であった。後期溶出画分8〜13は、NanoFCMにより示される通り、非常に低い濃度の粒子を有したが、これらの画分には、BCA分析によりタンパク質混入物が検出された。
a) Generation of grapefruit PMP using UC and SEC As described in Example 9a, juice vesicles were isolated from red grapefruit and lightly pressed against a tea strainer mesh to collect 28 ml of juice. The workflow of grapefruit PMP generation using UC and SEC is depicted in FIG. 3A. Briefly, large debris was removed by subjecting the juice to fractional centrifugation at 1000 xg for 10 minutes, 3000 xg for 20 minutes and 10,000 xg for 40 minutes. 28 ml of clarified fruit juice was ultracentrifuged at 4 ° C. using a S50-ST (4 x 7 mL) swing bucket rotor with 100,000 x g Sorvall ™ MX 120 Plus Micro-Ultracentrifuge for 60 minutes. , Crude PMP pellets were obtained and resuspended in MES buffer (20 mM MES, NaCl, pH 6). After washing the pellet twice with MES buffer, the final pellet was resuspended in 1 ml PBS, pH 7.4. The PMP-containing fraction was then eluted using size exclusion chromatography. The SEC elution fraction was analyzed by nano-flow cytometry with NanoFCM to determine the PMP particle size and concentration using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. In addition, the absorbance at 280 nm (SpectraMax®) and protein concentration (Pierce ™ BCA assay, Thermo Fisher) were determined for the SEC fraction to identify in which fraction the PMP was eluted. (FIGS. 3B to 3D). SEC fractions 2-4 were identified as PMP-containing fractions. Analysis of the early and late elution fractions revealed that the SEC fraction 3 was the major PMP-containing fraction, with a concentration of 2.83 × 10 11 PMP / mL (57.2% of the total particles was 50). The median diameter was 83.6 nm +/- 14.2 nm (SD) (in the ~ 120 nm particle size range). Late-eluting fractions 8-13 had very low concentrations of particles, as shown by NanoFCM, but protein contaminants were detected in these fractions by BCA analysis.

本発明者らのデータは、TFF及びSECを使用して、後期溶出混入物から精製PMPを単離することができること並びに本実施例で使用した分析方法の組合せにより、後期溶出混入物からPMP画分を識別することができることを証明している。 The data of the present inventors are that the purified PMP can be isolated from the late-eluting contaminants using TFF and SEC, and the combination of the analytical methods used in this example allows the PMP image from the late-eluting contaminants. It proves that the minute can be identified.

実施例12:混入物を低減するためにEDTA/透析と組み合わせてタンジェンシャルフロー濾過及びサイズ排除クロマトグラフィーを用いたスケール化PMP生成
この実施例は、ペクチン高分子の形成を低減するためのEDTAインキュベーション及び混入物を低減するための一晩の透析と組み合わせて、タンジェンシャルフロー濾過(TFF)及びサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を用いることによる、果実からのPMPのスケール化生成(scaled production)を説明する。この実施例では、グレープフルーツをモデル果実として使用する。
Example 12: Scaled PMP generation using tangential flow filtration and size exclusion chromatography in combination with EDTA / dialysis to reduce contaminants This example is an EDTA incubation to reduce the formation of pectin macromolecules. And explained the scaled production of PMP from fruit by using tangential flow filtration (TFF) and size exclusion chromatography (SEC) in combination with overnight dialysis to reduce contaminants. do. In this example, grapefruit is used as a model fruit.

a)TFF及びSECを用いたグレープフルーツPMPの生成
レッドグレープフルーツを現地のWhole Foods Market(登録商標)から購入し、果汁絞り機で1000mlの果汁を単離した。TFF及びSECを用いたグレープフルーツPMPの生成のためのワークフローを図4Aに描く。果汁を、1000×gで10分、3000×gで20分及び10,000×gで40分の分画遠心分離に付すことにより、大きい残屑を除去した。清澄化したグレープフルーツ果汁を、TFF(孔径5nm)を用いて、2mL(100×)まで1回濃縮及び洗浄した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを使用して、PMP含有画分を溶出した。製造者により提供される濃度及び粒径標準を用いて、PMP濃度を決定するために、NanoFCMを用いたナノ−フローサイトメトリーによりSEC溶出画分を分析した。さらに、どの画分にPMPが溶出されているかを識別するために、SEC画分について、タンパク質濃度(Pierce(商標)BCA assay,ThermoFisher)を決定した。1リットルの果汁(100倍濃縮)からのスケール化生成では、BCAアッセイにより後期SEC画分中にやはり濃縮された多量の混入物を検出することができる(図4B、上方パネル)。全体の合計PMP収量(図4B、下方パネル)は、単回グレープフルーツ単離と比較して、スケール化生成の方が低かったが、これは、PMPの喪失を示し得る。
a) Generation of grapefruit PMP using TFF and SEC Red grapefruit was purchased from the local Whole Foods Market® and 1000 ml of juice was isolated on a juice squeezer. The workflow for the generation of grapefruit PMP using TFF and SEC is depicted in FIG. 4A. Large debris was removed by subjecting the juice to fractional centrifugation at 1000 xg for 10 minutes, 3000 xg for 20 minutes and 10,000 xg for 40 minutes. The clarified grapefruit juice was concentrated and washed once to 2 mL (100 ×) using TFF (pore size 5 nm). The PMP-containing fraction was then eluted using size exclusion chromatography. The SEC elution fraction was analyzed by nano-flow cytometry with NanoFCM to determine the PMP concentration using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. Furthermore, in order to identify in which fraction the PMP was eluted, the protein concentration (Pierce ™ BCA assay, Thermo Fisher) was determined for the SEC fraction. In scaled production from 1 liter of juice (100-fold concentrated), the BCA assay can detect large amounts of contaminants that are also concentrated in the late SEC fraction (FIG. 4B, upper panel). Overall total PMP yield (FIG. 4B, lower panel) was lower for scaled production compared to single grapefruit isolation, which may indicate a loss of PMP.

b)EDTAインキュベーション及び透析による混入物の低減
レッドグレープフルーツを現地のWhole Foods Market(登録商標)から購入し、果汁絞り機を用いて800mlの果汁を単離した。果汁を、1000×gで10分、3000×gで20分及び10,000×gで40分の分画遠心分離に付すことにより、大きい残屑を除去した後、1μm及び0.45μmフィルタで濾過して、大きい粒子を除去した。清澄化したグレープフルーツ果汁を、各々125mlの果汁を含有する4つの異なる処理群に分割した。処理群1は、実施例12aに記載のように処理し、最終濃度63×まで濃縮及び洗浄(PBS)し、SECに付した。TFF前に鉄をキレート化すると共に、ペクチン高分子の形成を低減するために、475mlの果汁を、最終濃度50mM EDTA、pH7.15と一緒にRTで1.5hrインキュベートした。その後、果汁を3つの処理群に分け、これらをPBS(カルシウム/マグネシウムを含まない)pH7.4、MES pH6又はトリスpH8.6洗浄液のいずれかと一緒に最終果汁濃度63×までTFF濃縮に付した。次に、300kDa膜を用い、同じ洗浄バッファー中においてサンプルを4℃で一晩透析した後、SECに付した。280nmの吸光度(図4C)及びBCAタンパク質分析(これは糖及びペクチンの存在に対して感受性である)(図4D)により示されるように、TFF単独の対照の後期溶出画分中の高い混入物ピークと比較して、EDTAインキュベーション後に一晩透析すると、混入物を大幅に低減した。使用した透析バッファー(カルシウム/マグネシウムを含まないPBS pH7.4、MES pH6、トリスpH8.6)に差はなかった。
b) Reduction of contaminants by EDTA incubation and dialysis Red grapefruit was purchased from the local Whole Foods Market® and 800 ml of juice was isolated using a juice squeezer. After removing large debris by subjecting the juice to fractional centrifugation at 1000 xg for 10 minutes, 3000 xg for 20 minutes and 10,000 xg for 40 minutes, with a 1 μm and 0.45 μm filter. Filtration was performed to remove large particles. The clarified grapefruit juice was divided into four different treatment groups, each containing 125 ml of juice. The treatment group 1 was treated as described in Example 12a, concentrated and washed (PBS) to a final concentration of 63 ×, and subjected to SEC. To chelate iron prior to TFF and reduce the formation of pectin macromolecules, 475 ml of juice was incubated at RT for 1.5 hr with a final concentration of 50 mM EDTA, pH 7.15. The juices were then divided into three treatment groups and subjected to TFF concentration to a final juice concentration of 63x with either PBS (calcium / magnesium free) pH 7.4, MES pH 6 or Tris pH 8.6 wash solution. .. The sample was then dialyzed overnight at 4 ° C. in the same wash buffer using a 300 kDa membrane and then subjected to SEC. High contaminants in the control's late elution fraction of TFF alone, as shown by absorbance at 280 nm (FIG. 4C) and BCA protein analysis (which is sensitive to the presence of sugars and pectin) (FIG. 4D). Overnight dialysis after EDTA incubation compared to peak significantly reduced contaminants. There was no difference in the dialysis buffers used (PBS pH 7.4, MES pH 6, Tris pH 8.6 without calcium / magnesium).

本発明者らのデータは、EDTAインキュベーション及びそれに続く透析は、同時精製した混入物の量を低減し、スケール化PMP生成を促進することを示している。 Our data show that EDTA incubation followed by dialysis reduces the amount of co-purified contaminants and promotes scaled PMP production.

実施例13:植物細胞培地からのPMP生成
この実施例は、植物細胞培地からのPMPの生成を説明する。この実施例では、ゼア・マイス(Zea mays)ブラック・メキシカン・スイート(Black Mexican sweet)(BMS)細胞株をモデル植物細胞株として使用する。
Example 13: PMP Generation from Plant Cell Medium This example illustrates the production of PMP from plant cell medium. In this example, a Zea mays Black Mexican sweet (BMS) cell line is used as a model plant cell line.

a)ゼア・マイス(Zea mays)BMS細胞株PMPの生成
ゼア・マイス(Zea mays)ブラック・メキシカン・スイート(Black Mexican sweet)(BMS)細胞株をABRCから購入し、24℃で、4.3g/Lのムラシゲスクーグ塩基塩混合物(Sigma M5524)、2%ショ糖(S0389,Millipore Sigma)、1×MSビタミン溶液(M3900,Millipore Sigma)、2mg/Lの2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(D7299,Millipore Sigma)及び250ug/LのチアミンHCL(V−014,Millipore Sigma)を含有するムラシゲスクーグ塩基培地pH5.8中において攪拌(110rpm)しながら増殖させ、7日おきに、20%容積/容積で継代培養した。
a) Generation of Zea mays BMS cell line PMP A Black Mexican sweet (BMS) cell line was purchased from ABRC and 4.3 g at 24 ° C. / L Murashige and Skoog base salt mixture (Sigma M5524), 2% sucrose (S0389, Millipore Sigma), 1 × MS vitamin solution (M3900, Millipore Sigma), 2 mg / L 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (D7299, Millipore) Growing in Murashige and Skoog base medium pH 5.8 containing Sigma) and 250 ug / L of thiamine HCL (V-014, Millipore Sigma) with stirring (110 rpm) and subcultured at 20% volume / volume every 7 days. It was cultured.

継代から3日後、160mlのBMS細胞を収集し、500×gで5分スピンダウンして、細胞を除去し、続いて10,000×gでスピンダウンして、大きい残屑を除去した。培地を0.45μmフィルタに通して大きい粒子を除去し、濾過した培地をTFF(孔径5nm)により4mL(40×)まで、濃縮及び洗浄(100ml MESバッファー、20mM MES、100mM NaCL、pH6)した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、PMP含有画分を溶出し、これを、280nmでの吸光度(SpectraMax(登録商標))及びタンパク質濃度アッセイ(Pierce(商標)BCA assay,ThermoFisher)により分析して、PMP含有画分と、混入物を含有する後期画分を確認した(図5A〜5C)。SEC画分4〜6は、精製PMPを含有しており(画分9〜13は、混入物を含有した)、これらを一緒にプールした。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用い、NanoFCMにより、合わせたPMP含有画分の最終PMP濃度(2.84×1010PMP/ml)及びメジアンPMP粒径(63.2nm+/−12.3nm SD)を決定した(図5D〜5E)。 Three days after passage, 160 ml of BMS cells were collected and spun down at 500 xg for 5 minutes to remove the cells, followed by a spin down at 10,000 xg to remove large debris. The medium was passed through a 0.45 μm filter to remove large particles, and the filtered medium was concentrated and washed (100 ml MES buffer, 20 mM MES, 100 mM NaCl, pH 6) to 4 mL (40 ×) with TFF (pore size 5 nm). The PMP-containing fraction was then eluted using size exclusion chromatography and analyzed by absorbance at 280 nm (SpectraMax®) and protein concentration assay (Pierce ™ BCA assay, Thermo Fisher). Then, the PMP-containing fraction and the late fraction containing the contaminants were confirmed (FIGS. 5A to 5C). SEC fractions 4-6 contained purified PMP (fractions 9-13 contained contaminants), which were pooled together. The final PMP concentration (2.84 × 10 10 PMP / ml) and median PMP particle size (63.2 nm +/- 12) of the combined PMP-containing fractions by NanoFCM using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. .3 nm SD) was determined (FIGS. 5D-5E).

これらのデータは、植物液体培地からPMPを単離、精製及び濃縮することができることを示している。 These data indicate that PMP can be isolated, purified and concentrated from plant liquid media.

実施例14:植物細胞によるPMPの取込み
この実施例では、植物細胞と結合し、植物細胞によって取り込まれるPMPの能力について記載する。この実施例では、レモンPMPをモデルPMPとして使用し、ダイズ、コムギ及びトウモロコシ細胞株をモデル植物細胞として使用する。
Example 14: Uptake of PMP by Plant Cells In this example, the ability of PMP to bind to and be taken up by plant cells is described. In this example, lemon PMP is used as the model PMP and soybean, wheat and corn cell lines are used as the model plant cells.

a)SECと組み合わせてTFFを用いるグレープフルーツPMPの生成
レッドオーガニックグレープフルーツ(Florida)は、現地のWhole Foods Market(登録商標)から取得した。果汁絞り機を用いて1リットルのグレープフルーツ果汁を収集した後、3000×gで20分間、続いて10,000×gで40分間遠心分離することにより、大きい残屑を除去した。次に、500mMのEDTA(pH8.6)を最終濃度50mMのEDTA(pH7)まで添加し、カルシウムをキレート化すると共に、ペクチン高分子の形成を防止するために、溶液を30分間インキュベートした。続いて、果汁を11μm、1μm及び0.45μmフィルタに通して大きい粒子を除去した。濾過した果汁をタンジェンシャルフロー濾過(TFF)(孔径5nm)により400ml(2.5×)まで濃縮及び洗浄(500mlのPBS)した後、300kDa透析膜を用いてPBS(pH7.4)中で一晩透析して(1回の培地交換を含む)、混入物を除去した。その後、透析した果汁をTFFにより50mlの最終濃度(20×)まで濃縮した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、PMP含有画分を溶出し、これを、280nmの吸光度(SpectraMax(登録商標))及びタンパク質濃度アッセイ(Pierce(商標)BCA assay、ThermoFisher)により分析して、PMP含有画分と、混入物を含有する後期画分を確認した。SEC画分4〜6は、精製PMPを含有しており(画分8〜14は、混入物を含有した)、これらを一緒にプールして、0.8μm、0.45μm及び0.22μmシリンジフィルタを用いた連続濾過により濾過滅菌した。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用い、NanoFCMにより、合わせた滅菌PMP含有画分の最終PMP濃度(1.32×1011PMP/mL)及びメジアンPMP粒径(71.9nm+/−14.5nm)を決定した。
a) Generation of Grapefruit PMP Using TFF in Combination with SEC Red Organic Grapefruit (Florida) was obtained from the local Whole Foods Market®. Large debris was removed by collecting 1 liter of grapefruit juice using a juice squeezer and then centrifuging at 3000 xg for 20 minutes followed by 10,000 xg for 40 minutes. Next, 500 mM EDTA (pH 8.6) was added to a final concentration of 50 mM EDTA (pH 7) to chelate calcium and incubate the solution for 30 minutes to prevent the formation of pectin macromolecules. Subsequently, the juice was passed through 11 μm, 1 μm and 0.45 μm filters to remove large particles. The filtered fruit juice is concentrated and washed (500 ml PBS) by tangential flow filtration (TFF) (pore size 5 nm) to 400 ml (2.5 ×), and then 1 in PBS (pH 7.4) using a 300 kDa dialysis membrane. The contaminants were removed by late dialysis (including one media change). Then, the dialyzed juice was concentrated to a final concentration (20 ×) of 50 ml by TFF. The PMP-containing fraction was then eluted using size exclusion chromatography and analyzed by 280 nm absorbance (SpectraMax®) and protein concentration assay (Pierce ™ BCA assay, Thermo Fisher). , PMP-containing fraction and late fraction containing contaminants were confirmed. SEC fractions 4-6 contain purified PMP (fractions 8-14 contain contaminants), which are pooled together and 0.8 μm, 0.45 μm and 0.22 μm syringes. It was sterilized by filtration by continuous filtration using a filter. Final PMP concentration (1.32 × 10 11 PMP / mL) and median PMP particle size (71.9 nm +/-) of combined sterile PMP-containing fractions by NanoFCM using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. 14.5 nm) was determined.

b)SECと組み合わせてTFFを用いるレモンPMPの生成
レモンは、現地のWhole Foods Market(登録商標)から取得した。果汁絞り機を用いて1リットルのレモン果汁を収集した後、3000gで20分間、続いて10,000gで40分間遠心分離することにより、大きい残屑を除去した。次に、500mMのEDTA(pH8.6)を最終濃度50mMのEDTA(pH7)まで添加し、カルシウムをキレート化すると共に、ペクチン高分子の形成を防止するために、溶液を30分間インキュベートした。続いて、果汁をコーヒーフィルタ、1μm及び0.45μmフィルタに通して大きい粒子を除去した。濾過した果汁をタンジェンシャルフロー濾過(TFF)(孔径5nm)により400ml(2.5×濃縮)まで濃縮した後、300kDa透析膜を用いてPBS(pH7.4)中で一晩透析して、混入物を除去した。その後、透析した果汁をTFFにより50mlの最終濃度(20×)まで濃縮した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、PMP含有画分を溶出し、これを、280nmの吸光度(SpectraMax(登録商標))及びタンパク質濃度アッセイ(Pierce(商標)BCA assay、ThermoFisher)により分析して、PMP含有画分と、混入物を含有する後期画分を確認した。SEC画分4〜6は、精製PMPを含有しており(画分8〜14は、混入物を含有した)、これらを一緒にプールして、0.8μm、0.45μm及び0.22μmシリンジフィルタを用いた連続濾過により濾過滅菌した。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用い、NanoFCMにより、合わせた滅菌PMP含有画分の最終PMP濃度(2.7×1011PMP/mL)及びメジアンPMP粒径(70.7nm+/−15.8nm)を決定した。
b) Lemon PMP production using TFF in combination with SEC Lemons were obtained from the local Whole Foods Market®. Large debris was removed by collecting 1 liter of lemon juice using a juice squeezer and then centrifuging at 3000 g for 20 minutes followed by 10,000 g for 40 minutes. Next, 500 mM EDTA (pH 8.6) was added to a final concentration of 50 mM EDTA (pH 7) to chelate calcium and incubate the solution for 30 minutes to prevent the formation of pectin macromolecules. Subsequently, the juice was passed through a coffee filter, 1 μm and 0.45 μm filters to remove large particles. The filtered fruit juice is concentrated to 400 ml (2.5 x concentrated) by tangential flow filtration (TFF) (pore size 5 nm), then dialyzed overnight in PBS (pH 7.4) using a 300 kDa dialysis membrane and mixed. The thing was removed. Then, the dialyzed juice was concentrated to a final concentration (20 ×) of 50 ml by TFF. The PMP-containing fraction was then eluted using size exclusion chromatography and analyzed by 280 nm absorbance (SpectraMax®) and protein concentration assay (Pierce ™ BCA assay, Thermo Fisher). , PMP-containing fraction and late fraction containing contaminants were confirmed. SEC fractions 4-6 contain purified PMP (fractions 8-14 contain contaminants), which are pooled together and 0.8 μm, 0.45 μm and 0.22 μm syringes. It was sterilized by filtration by continuous filtration using a filter. The final PMP concentration (2.7 × 10 11 PMP / mL) and median PMP particle size (70.7 nm +/-) of the combined sterile PMP-containing fractions by NanoFCM using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. 15.8 nm) was determined.

c)Alexa Fluor 488 NHS EsterによるレモンPMPの標識
レモンPMPは、実施例14bに記載のように生成した。PMPをAlexa Fluor 488(登録商標)NHS Ester(Life Technologies、共有結合膜色素(AF488))で標識した。手短には、AF488を最終濃度10mg/mlまでDMSOに溶解させ、200ulのPMP(1.53E+13PMP/ml)を5ulの色素と混合し、室温において、シェーカ上で1hインキュベートした後、4℃で1hrの100,000×gの超遠心分離により、標識PMPを2〜3回洗浄した。ペレットを1.5mlのUltraPure水に再懸濁させた。潜在的な色素凝集体の存在を照査するために、PMPの代わりに200ulのUltraPure水を添加して、同じ手順に従い、色素単独の対照サンプルを調製した。最終AF488標識PMPペレット及びAF488色素単独対照を最小量のUltraPure水に再懸濁させ、NanoFCMにより特性決定した。レモン488標識PMPの最終濃度は、2.91×1012PMP/mlで、メジアンAF488−PMP粒径は、79.4nm+/−14.7nmであり、89.4%の標識効率であった(図6A)。
c) Labeling of Lemon PMP with Alexa Fluor 488 NHS Ester Lemon PMP was produced as described in Example 14b. PMP was labeled with Alexa Fluor 488® NHS Ester (Life Technologies, Covalent Bond Membrane Dye (AF488)). Briefly, AF488 is dissolved in DMSO to a final concentration of 10 mg / ml, 200 ul of PMP (1.53E + 13 PMP / ml) is mixed with 5 ul of dye, incubated for 1 h on a shaker at room temperature, and then 1 hr at 4 ° C. The labeled PMP was washed 2-3 times by ultracentrifugation of 100,000 xg. The pellet was resuspended in 1.5 ml of UltraPure water. To verify the presence of potential dye aggregates, 200 ul of UltraPure water was added in place of PMP and a control sample of dye alone was prepared according to the same procedure. The final AF488-labeled PMP pellet and AF488 dye-only control were resuspended in a minimum amount of UltraPure water and characterized by NanoFCM. The final concentration of lemon 488-labeled PMP was 2.91 × 10 12 PMP / ml, the median AF488-PMP particle size was 79.4 nm +/- 14.7 nm, and the labeling efficiency was 89.4% ( FIG. 6A).

d)植物細胞によるAF488標識レモンPMPの取込み
植物細胞株は、Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen(DSMZ)(グリシン・マックス(Glycine max)、♯PC−1026;トリチカム・エスチバム(Triticum aestivum)、♯PC−998)及びABRC(ゼア・マイス(Zea mays)、ブラック・メキシカン・スイート(Black Mexican sweet)(BMS)から購入し、24℃の暗所において、バッフル付きベント型250mLフラスコ内で、攪拌(110rpm)しながら増殖させた。グリシン・マックス(Glycine max)及びトリチカム・エスチバム(Triticum aestivum)は、供給者の指示に従い、2%ショ糖及び2mg/Lの2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4D)(D7299,Millipore Sigma)が添加され、Minimal Organics補充(G5893,Millipore Sigma)pH5.5を含む3.2g/LのガンボーグB−5基礎培地(Gamborg’s B−5 Basal Medium)で増殖させた。BMS細胞は、4.3g/Lのムラシゲスクーグ塩基塩混合物(Sigma M5524)、2%ショ糖(S0389,Millipore Sigma)、1×MSビタミン溶液(M3900,Millipore Sigma)、2mg/Lの2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(D7299,Millipore Sigma)及び250ug/LのチアミンHCL(V−014,Millipore Sigma)を含有するムラシゲスクーグ培地pH5.8中で増殖させた。
d) Incorporation of AF488-labeled lemon PMP by plant cells The plant cell line was derived from Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) (Glycine max, # PC-1026; Triticham estivam). 998) and ABRC (Zea mays, Black Mexican sweets (BMS), agitated (110 rpm) in a vented 250 mL flask with a baffle in the dark at 24 ° C. Glycine max and Triticum aestivum were grown with 2% sucrose and 2 mg / L 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4D) according to the supplier's instructions. (D7299, Millipore Sigma) was added and grown on a 3.2 g / L Gamborg B-5 basal medium (Gamborg's B-5 Basal Medium) containing Minimal Organics supplement (G5893, Millipore Sigma) pH 5.5. BMS cells are 4.3 g / L Murashige scoog base salt mixture (Sigma M5524), 2% sucrose (S0389, Millipore Sigma), 1 × MS vitamin solution (M3900, Millipore Sigma), 2 mg / L 2,4. -They were grown in Murashige scoog medium pH 5.8 containing dichlorophenoxyacetic acid (D7299, Millipore Sigma) and 250 ug / L thiamine HCL (V-014, Millipore Sigma).

AF488−PMPによる処理のために、5mLの細胞懸濁液を採取して、%パック細胞容積(PCV)を決定した。PCVは、細胞の容積を細胞培養物アリコートの総容積で割った商として定義され、パーセンテージとして表示される。細胞を3900rpmで5分遠心分離し、細胞ペレットの容積を決定した。BMS、グリシン・マックス(Glycine max)及びトリチカム・エスチバム(Triticum aestivum)の%PCVは、それぞれ、20%、15%及び18%であった。取込み実験のために、細胞をその適切な培地で希釈することにより、培養物の%PCVを2%に調節した。次に、125μlの植物細胞懸濁液を24ウェルプレートに添加し、二重サンプルを、125μlのMESバッファー(200mM MES+10mM NaCl、pH6)単独(陰性対照)、AF488色素単独(色素単独対照)又は125μlまでMESバッファーで希釈した最終濃度の1×1012AF488−PMP/mLで処理した。細胞を24℃の暗所において2時間インキュベートし、1mLのMESバッファーで3回洗浄して、取り込まれなかったAF488−PMP又は遊離色素を除去した後、落射蛍光顕微鏡(EVOS FL Auto 2,Invitrogen)でのイメージングのために300μLのMESバッファーに再懸濁させた。検出可能な蛍光がなかったAF488色素単独対照と比較して、全ての植物細胞株において、PMP取込みを示すまちまちの蛍光シグナルを検出することができた(図6B)。トリチカム・エスチバム(Triticum aestivum)細胞が、最も強い蛍光シグナルを呈示し、試験した3つの植物細胞株のうち、これらがAF488標識レモンPMPの最も高い取込みを有したことを示す。 For treatment with AF488-PMP, 5 mL of cell suspension was harvested to determine% pack cell volume (PCV). PCV is defined as the quotient of cell volume divided by the total volume of cell culture aliquots and is expressed as a percentage. The cells were centrifuged at 3900 rpm for 5 minutes to determine the volume of cell pellets. The% PCVs of BMS, Glycine max and Triticum aestivum were 20%, 15% and 18%, respectively. For uptake experiments, the% PCV of the culture was adjusted to 2% by diluting the cells with its appropriate medium. Next, 125 μl of plant cell suspension was added to the 24-well plate and the double sample was added to 125 μl MES buffer (200 mM MES + 10 mM NaCl, pH 6) alone (negative control), AF488 dye alone (dye alone control) or 125 μl. Treated to the final concentration of 1 × 10 12 AF488-PMP / mL diluted with MES buffer. After incubating the cells in the dark at 24 ° C. for 2 hours and washing 3 times with 1 mL of MES buffer to remove the AF488-PMP or free dye that was not taken up, an epifluorescence microscope (EVOS FL Auto 2, Invitrogen). Resuspended in 300 μL MES buffer for imaging in. Various fluorescence signals indicating PMP uptake could be detected in all plant cell lines as compared to the AF488 dye-only control, which had no detectable fluorescence (FIG. 6B). Triticum aestivum cells exhibited the strongest fluorescent signal, indicating that of the three plant cell lines tested, they had the highest uptake of AF488-labeled lemon PMP.

本発明者らのデータは、PMPが、植物細胞によりインビトロで取り込まれ得ることを示している。 Our data show that PMP can be taken up in vitro by plant cells.

実施例15:植物におけるPMPの取込み
この実施例は、植物体中のPMPの取込み及び全身性輸送について記載する。この実施例では、グレープフルーツ、レモン及びシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗PMPをモデルPMPとして使用し、シロイヌナズナ(Arabidopsis)苗及びアルファルファスプラウトをモデル植物として使用する。
Example 15: Uptake of PMP in Plants This example describes uptake and systemic transport of PMP in plants. In this example, grapefruit, lemon and Arabidopsis thaliana seedling PMP are used as model PMPs, and Arabidopsis seedlings and alfalfa sprout are used as model plants.

a)DyLight 800 NHS Esterによるレモン及びグレープフルーツPMPの標識
グレープフルーツ及びレモンPMPは、実施例14a及び14bに記載のように生成した。DyLight 800 NHS Ester(Life Technologies、#46421)共有結合膜色素(DyL800)でPMPを標識した。手短には、Dyl800をDMSOに最終濃度10mg/mlまで溶解させてから、200μlのPMPを5μlの色素と混合し、室温のシェーカ上で1hインキュベートした後、4℃、100,000×gで1hrの超遠心分離により、標識PMPを2〜3回洗浄し、ペレットを1.5mlのUltraPure水で再懸濁させた。潜在的な色素凝集体の存在を照査するために、PMPの代わりに200μlのUltraPure水を添加して、同じ手順に従い、色素単独の対照サンプルを調製した。最終DyL800標識PMPペレット及びDyL800色素単独対照を最小量のUltraPure水に再懸濁させ、NanoFCMにより特性決定した。グレープフルーツDyL800標識PMPの最終濃度は、4.44×1012PMP/mlで、レモンDyL800標識PMPの最終濃度は、5.18×1012PMP/mlであった。標識効率は、NanoFCMが赤外線を検出することができないため、NanoFCMを用いて決定することはできなかった。
a) Labeling of Lemon and Grapefruit PMP with DyLight 800 NHS Ester Grapefruit and lemon PMP were produced as described in Examples 14a and 14b. PMP was labeled with DyLight 800 NHS Ester (Life Technologies, # 46421) covalent membrane dye (DyL800). Briefly, Dyl800 is dissolved in DMSO to a final concentration of 10 mg / ml, then 200 μl of PMP is mixed with 5 μl of dye, incubated for 1 h on a shaker at room temperature, and then 1 hr at 4 ° C., 100,000 × g. The labeled PMP was washed 2-3 times by ultracentrifugation and the pellet was resuspended in 1.5 ml UltraPure water. To verify the presence of potential dye aggregates, 200 μl UltraPure water was added in place of PMP and a control sample of dye alone was prepared according to the same procedure. The final DyL800-labeled PMP pellet and DyL800 dye-only control were resuspended in a minimum amount of UltraPure water and characterized by NanoFCM. The final concentration of grapefruit DyL800 labeled PMP was 4.44 × 10 12 PMP / ml and the final concentration of lemon DyL800 labeled PMP was 5.18 × 10 12 PMP / ml. Labeling efficiency could not be determined using NanoFCM because NanoFCM cannot detect infrared light.

b)シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗の発芽及び成長
野生型シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)Col−0種子をABRCから取得し、70%エタノールで表面滅菌してから、50%漂白剤/0.1%トリトンX−100と一緒に10分インキュベートした後、4回の滅菌ddHO洗浄により、漂白剤溶液を除去した。種子を4℃の暗所において1dかけて層別化した。20mLの0.5×MS培地(2.15g/Lのムラシゲスクーグ塩、1%ショ糖、pH5.8)を含有する100cmプレート(水中0.5%ウシ胎仔血清で予めコーティングされている)当たり約250個の種子を発芽させ、3M外科用テープで密封し、23℃の16h明期/21℃の8h暗期の光周期を用いてインキュベータ内で成長させた。
b) Arabidopsis thaliana seedling germination and growth Wild-type Arabidopsis thaliana Col-0 seeds are obtained from ABRC, surface sterilized with 70% ethanol, and then surface sterilized with 50% bleach / 0.1% Triton X. -100 and was incubated for 10 minutes together by four sterile ddH 2 O wash to remove the bleach solution. Seeds were stratified over 1d in the dark at 4 ° C. Per 100 cm 2 plate (pre-coated with 0.5% fetal bovine serum in water) containing 20 mL of 0.5 x MS medium (2.15 g / L Murashige and Skoug salt, 1% sucrose, pH 5.8). Approximately 250 seeds were germinated, sealed with 3M surgical tape and grown in an incubator using a light cycle of 23 ° C. for 16 h light and 21 ° C. for 8 h dark.

c)シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)及びアルファルファ(Alfalfa)によるDyL800標識グレープフルーツ、レモン及びAt PMPの取込み
インプランタでPMPが取り込まれ、体系的に輸送され得るか否かを決定するために、メッシュフィルタの上部に、実施例15bに記載の通りにシロイヌナズナ(Arabidopsis)苗を液体培地に発芽させて、根がメッシュを通って成長するようにし、PMP溶液に対するAt苗の部分的な曝露を可能にする。アルファルファスプラウトは現地のスーパーマーケットから取得した。9日齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis)苗及びアルファルファスプラウトを、0.5×MS培地中の水(陰性対照)、DyL800色素単独(色素対照)、DyL800標識グレープフルーツPMP(1.6×1010PMP/ml)又はレモン(5.1×1010PMP/ml)の0.5ml溶液で、部分的根曝露(PMP溶液中に浮遊するメッシュ内の苗に又はアルファルファスプラウトでは1.5mlエッペンドルフチューブ内の部分的根曝露により)により、23℃で、それぞれ22若しくは24時間処理した。次に、植物をMS培地で3回洗浄してから、Odyssey(登録商標)CLx infrared imager(Li−Cor)で撮像した。
c) Incorporation of DyL800-labeled grapefruit, lemon and At PMP by Arabidopsis thaliana and Alfalfa The top of the mesh filter to determine if PMP can be taken up and systematically transported by the implanter. In addition, Arabidopsis seedlings are germinated in a liquid medium as described in Example 15b to allow roots to grow through the mesh, allowing partial exposure of At seedlings to PMP solution. Alfalfa sprout was acquired from a local supermarket. 9-day-old Arabidopsis seedlings and alfalfa sprout in 0.5 x MS medium water (negative control), DyL800 dye alone (dye control), DyL800 labeled grapefruit PMP (1.6 x 10 10 PMP / ml) ) Or a 0.5 ml solution of lemon (5.1 x 10 10 PMP / ml), partial root exposure (to seedlings in a mesh floating in a PMP solution or 1.5 ml in an Eppendorf tube in alfalfa sprout). (By root exposure) was treated at 23 ° C. for 22 or 24 hours, respectively. The plants were then washed 3 times with MS medium and then imaged with Odyssey® CLx infrared imager (Li-Cor).

陰性(アルファルファスプラウト葉に幾分かの自家蛍光)及び色素単独対照と比較して、全てのPMP供給源が、シロイヌナズナ(Arabidopsis)苗及びアルファルファスプラウトの両方で蛍光シグナルを示した(白色は高い蛍光シグナルであり、黒色はシグナルがない)(図7)。PMP溶液に曝露しなかったシロイヌナズナ(Arabidopsis)葉又はアルファルファ茎領域における蛍光シグナルの存在は、インプランタでのPMPの活発な輸送を示している。DyL800処理濃度は、この実験では正規化しなかったため、供給源/標的取込み効率の差を評価することはできない。 All PMP sources showed fluorescence signals in both Arabidopsis seedlings and alfalfa sprout (white is high fluorescence) compared to negative (some autofluorescence on alfalfa sprout leaves) and dye-only controls. It is a signal, and black has no signal) (Fig. 7). The presence of fluorescent signals in Arabidopsis leaves or alfalfa stem regions that were not exposed to PMP solution indicates active transport of PMP in the implanter. The DyL800 treatment concentration was not normalized in this experiment and therefore the difference in source / target uptake efficiency cannot be evaluated.

本発明者らのデータは、様々な植物源由来のPMPが、インプランタで取り込まれ、輸送され得ることを示している。 Our data show that PMPs from various plant sources can be taken up and transported by implanters.

実施例16:DOXロードグレープフルーツPMPによるシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗の処理
この実施例は、植物の適応度を低減させる目的でのPMPへの小分子のロードを説明する。この実施例では、ドキソルビシンを小分子として使用し、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)をモデル植物として使用する。ドキソルビシンは、ストレプトマイセス・ペウセティウスvar.カエシウス(Streptomyces peucetius var.caesius)の培養物から単離される細胞傷害性アントラサイクリン抗生物質である。ドキソルビシンは、インターカレーションによりDNAと相互作用し、DNA複製及びRNA転写の両方を阻害する。ドキソルビシンは、植物において細胞傷害性であることが明らかにされている(Culiarez−Mac et al,Plant Growth Regulation,(5):155−164,1987)。
Example 16: Treatment of Arabidopsis thaliana seedlings with DOX Road Grapefruit PMP This example illustrates the loading of small molecules into PMP for the purpose of reducing plant fitness. In this example, doxorubicin is used as a small molecule and Arabidopsis thaliana is used as a model plant. Doxorubicin is described in Streptomyces peusetius var. It is a cytotoxic anthracycline antibiotic isolated from a culture of Streptomyces peuceticus var. Caesius. Doxorubicin interacts with DNA by intercalation and inhibits both DNA replication and RNA transcription. Doxorubicin has been shown to be cytotoxic in plants (Culiarez-Mac et al, Plant Growth Regulation, (5): 155-164, 1987).

除草剤の過剰使用による有毒な副作用から環境を保護しながら、雑草による重大な作物収量損失を防ぐために、有効且つ安全な除草剤が必要である。 Effective and safe herbicides are needed to prevent significant crop yield losses due to weeds while protecting the environment from the toxic side effects of overuse of herbicides.

a)SECと組み合わせてTFFを用いるグレープフルーツPMPの生成
レッドオーガニックグレープフルーツは、現地のWhole Foods Market(登録商標)から取得した。果汁絞り機を用いて4リットルのグレープフルーツ果汁を収集し、NaOHでpH4にpH調節し、1U/mlのペクチナーゼ(Sigma、17389)と一緒にインキュベートして、ペクチン混入物を除去した後、3,000gで20分間、続いて10,000gで40分間遠心分離することにより、大きい残屑を除去した。次に、カルシウムをキレート化し、ペクチン高分子の形成を防止するために、処理した果汁を500mMのEDTA(pH8.6)(最終濃度50mMのEDTA(pH7.7)まで)と一緒に30分間インキュベートした。続いて、EDTA処理した果汁を11μm、1μm及び0.45μmフィルタに通して大きい粒子を除去した。濾過した果汁を、300kDaのTFFを用いるタンジェンシャルフロー濾過(TFF)により洗浄及び濃縮した。果汁を5×濃縮した後、PBSを用いた6体積交換洗浄を実施し、最終濃度198mL(20×)までさらに濾過した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、PMP含有画分を溶出し、これを、280nmでの吸光度(SpectraMax(登録商標))及びタンパク質濃度(Pierce(商標)BCA assay、ThermoFisher)により分析して、PMP含有画分と、混入物を含有する後期画分を確認した。SEC画分3〜7は、精製PMPを含有しており(画分9〜12は、混入物を含有していた)、これらを一緒にプールして、0.8μm、0.45μm及び0.22μmシリンジフィルタを用いた連続濾過により濾過滅菌した後、PMPを40,000×gで1.5時間にわたってペレット化し、4mlのUltraPure(商標)DNase/RNaseフリー蒸留水(ThermoFisher、10977023)にペレットを再懸濁させることにより、さらに濃縮した。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用い、NanoFCMにより、最終PMP濃度(7.56×1012PMP/ml)及び平均PMP粒径(70.3nm+/−12.4nm(SD))を決定した。生成されたグレープフルーツPMPを使用してドキソルビシンをロードした。
a) Generation of grapefruit PMP using TFF in combination with SEC Red organic grapefruit was obtained from the local Whole Foods Market®. 4 liters of grapefruit juice is collected using a juice squeezer, pH adjusted to pH 4 with NaOH, incubated with 1 U / ml pectinase (Sigma, 17389) to remove pectin contaminants, and then 3, Large debris was removed by centrifugation at 000 g for 20 minutes followed by 10,000 g for 40 minutes. The treated juice is then incubated with 500 mM EDTA (pH 8.6) (up to a final concentration of 50 mM EDTA (pH 7.7)) for 30 minutes to chelate calcium and prevent the formation of pectin macromolecules. bottom. Subsequently, the EDTA-treated juice was passed through 11 μm, 1 μm and 0.45 μm filters to remove large particles. The filtered juice was washed and concentrated by tangential flow filtration (TFF) using a 300 kDa TFF. After concentrating the juice 5 ×, 6 volume exchange washes with PBS were performed and further filtered to a final concentration of 198 mL (20 ×). Next, size exclusion chromatography was used to elute the PMP-containing fraction, which was analyzed by absorbance at 280 nm (SpectraMax®) and protein concentration (Pierce ™ BCA assay, Thermo Fisher). , PMP-containing fraction and late fraction containing contaminants were confirmed. SEC fractions 3-7 contained purified PMP (fractions 9-12 contained contaminants), which were pooled together to 0.8 μm, 0.45 μm and 0. After filtration sterilization by continuous filtration using a 22 μm syringe filter, PMP is pelleted at 40,000 × g for 1.5 hours and pelleted in 4 ml UltraPure ™ DNase / RNase-free distilled water (Thermo Fisher, 10977023). It was further concentrated by resuspending. The final PMP concentration (7.56 × 10 12 PMP / ml) and average PMP particle size (70.3 nm +/- 12.4 nm (SD)) were obtained by NanoFCM using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. Decided. The produced grapefruit PMP was used to load doxorubicin.

b)グレープフルーツPMPへのドキソルビシンのローディング
実施例16aで生成したグレープフルーツPMPをドキソルビシン(DOX)のローディングに使用した。ドキソルビシン(Sigma PHR1789)のストック溶液を、UltraPure水中10mg/mLの濃度で調製し、濾過滅菌(0.22μm)した。滅菌グレープフルーツPMP(粒子濃度7.56×1012PMP/mlで3mL)を1.29mLのDOX溶液と混合した。混合物中の最終DOX濃度は、3mg/mLであった。40℃まで昇温させながら、混合物を超音波浴(Branson 2800)で20分間超音波処理した後、超音波のない浴中でさらに15分維持した。暗所において混合物を24℃、100rpmで4時間攪拌した。次に、混合物を、Avanti Mini Extruder(Avanti Lipids)を用いて押し出した。脂質二重層の数及び全体の粒径を低減するために、漸減方式:800nm、400nm及び200nmで、DOXロードPMPを押し出した。押し出したサンプルを、TCフード内で、0.8μm及び0.45μmフィルタ(Millipore、直径13mm)に順次通過させることにより、濾過滅菌した。非ロード又は結合の弱いDOXを除去するために、超遠心分離アプローチを用いて、サンプルを精製した。具体的には、1.5mL超遠心機用チューブにおいて、100,000×g、4℃で1時間スピンダウンした。上清をさらなる分析のために収集し、4℃で保存した。ペレットを滅菌水に再懸濁させ、同じ条件下で超遠心分離させた。このステップを4回繰り返した。最終ペレットを滅菌UltraPure水に再懸濁させた後、次の使用まで4℃で保存した。
b) Loading of doxorubicin into grapefruit PMP The grapefruit PMP produced in Example 16a was used for loading doxorubicin (DOX). A stock solution of doxorubicin (Sigma PHR1789) was prepared at a concentration of 10 mg / mL in UltraPure water and sterilized by filtration (0.22 μm). Sterile grapefruit PMP (3 mL at a particle concentration of 7.56 × 10 12 PMP / ml) was mixed with 1.29 mL of DOX solution. The final DOX concentration in the mixture was 3 mg / mL. The mixture was sonicated in an ultrasonic bath (Branson 2800) for 20 minutes while warming to 40 ° C. and then maintained in a bath without ultrasound for an additional 15 minutes. The mixture was stirred at 24 ° C. and 100 rpm for 4 hours in the dark. The mixture was then extruded using an Avanti Mini Extruder (Avanti Lipids). DOX-loaded PMPs were extruded at tapering methods: 800 nm, 400 nm and 200 nm to reduce the number of lipid bilayers and overall particle size. The extruded sample was sterilized by filtration by sequentially passing it through a 0.8 μm and 0.45 μm filter (Millipore, diameter 13 mm) in a TC hood. Samples were purified using an ultracentrifugation approach to remove non-loaded or weakly bound DOX. Specifically, it was spun down at 100,000 × g at 4 ° C. for 1 hour in a 1.5 mL ultracentrifuge tube. The supernatant was collected for further analysis and stored at 4 ° C. The pellet was resuspended in sterile water and ultracentrifuged under the same conditions. This step was repeated 4 times. The final pellet was resuspended in sterile UltraPure water and then stored at 4 ° C. until the next use.

次に、粒子の濃度及びPMPのロード能力を決定した。NanoFCMを用いて、サンプル中のPMPの総数(4.76×1012PMP/ml)及びメジアン粒径(72.8nm+/−21nm(SD))を決定した。SpectraMax(登録商標)分光光度計を用いた蛍光強度測定(Ex/Em=485/550nm)により、DOX濃度を評価した。0〜50μg/mLの遊離DOXの較正曲線を滅菌水中で作製した。DOXロードPMP及びDOX複合体(π−πスタッキング)を解離するために、蛍光測定前に、サンプル及び標準を1%のSDSと一緒に37℃で45分間インキュベートした。ロード能力(1000粒子当たりのDOXのpg)は、DOXの濃度(pg/ml)をPMPの総数(PMP/ml)で割った商として計算した。PMP−DOXロード能力は、1000PMPにつき1.2pgのDOXであった。しかし、ロード効率(PMPの総数に対するDOXロードPMPの%)は、DOX蛍光スペクトルをNanoFCMで検出することができなかったため、評価できなかったことに留意すべきである。 Next, the concentration of particles and the loading capacity of PMP were determined. NanoFCM was used to determine the total number of PMPs in the sample (4.76 × 10 12 PMP / ml) and median particle size (72.8 nm +/- 21 nm (SD)). The DOX concentration was evaluated by fluorescence intensity measurement (Ex / Em = 485/550 nm) using a SpectraMax® spectrophotometer. Calibration curves for 0-50 μg / mL free DOX were made in sterile water. To dissociate the DOX-loaded PMP and DOX complex (π-π stacking), samples and standards were incubated with 1% SDS for 45 minutes at 37 ° C. prior to fluorescence measurements. The loading capacity (Pg of DOX per 1000 particles) was calculated as the quotient of the concentration of DOX (pg / ml) divided by the total number of PMPs (PMP / ml). The PMP-DOX loading capacity was 1.2 pg DOX per 1000 PMP. However, it should be noted that the load efficiency (% of the DOX load PMP relative to the total number of PMPs) could not be evaluated because the DOX fluorescence spectrum could not be detected by NanoFCM.

c)ドキソルビシンロードPMPによるシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗の処理
実施例16a及び16bに記載の通りに、グレープフルーツPMPを生成し、ドキソルビシンをロードした。野生型シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)Col−0種子をABRCから取得し、50%漂白剤で表面滅菌してから、4℃で1〜3dかけて層別化した後、0.8%寒天を含み、0.5%ショ糖、2.5mM MES、pH5.6を補充した1/2濃度(0.5×)ムラシゲスクーグ(MS)培地で、23℃の16h明期/21℃の8h暗期の光周期を用い、発芽させた。
c) Treatment of Arabidopsis thaliana seedlings with doxorubicin-loaded PMP Grapefruit PMP was produced and loaded with doxorubicin as described in Examples 16a and 16b. Wild Arabidopsis thaliana Col-0 seeds were obtained from ABRC, surface sterilized with 50% bleaching agent, stratified at 4 ° C for 1-3d, and then containing 0.8% agar. 1/2 concentration (0.5 ×) Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 0.5% sucrose, 2.5 mM MES, pH 5.6, 16 h light period at 23 ° C / 8 h dark period light at 21 ° C. It was germinated using a cycle.

PMPが小分子カーゴをインプランタで送達することができるか否かを試験するために、7日齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)苗を24ウェルプレート(1ウェル当たり1苗)内の0.5×液体MS培地に移してから、0(陰性対照)、25μM、50μM及び100μMの封入DOX用量の遊離DOX又はDOXロードPMPで処理した。プレートをアルミホイルで被覆し、24時間インキュベートした。DOX含有培地を除去し、苗を1/2×MS培地で2回洗浄した後、新鮮な培地を添加した。苗を正常な光周期(16h明期23℃/8h暗期21℃)下でさらに3日間インキュベートした。次に、苗をプレートから取り出し、イメージングのためにタオルで乾かした後、葉の活力、葉の色及び根の長さを分析することにより、細胞傷害性を評価した。細胞傷害性は、非処理苗対照と比較して、根の短縮、葉の活力喪失及び葉の退色(緑色ではなく黄色)により定義される。100μM DOXでのみ細胞傷害性(根の短縮及び葉の退色)を示した遊離DOXと比較して、DOXをロードしたPMPは、50μM及び100μM DOXで細胞傷害性であった。50μM PMP−DOXで処理した苗は、葉の活力低減及び根の短縮と共に、著しい葉の黄変を示した。本発明者らのデータは、PMPがインプランタで小分子をロードされ、且つ小分子を送達し得ること並びにドキソルビシンをロードしたPMPが、遊離ドキソルビシンの2倍効率的に細胞傷害性応答を誘導することを示している。 To test whether PMP can deliver small molecule cargo in an implanter, 7-day-old Arabidopsis thaliana seedlings were placed in a 24-well plate (1 seedling per well) 0.5 × It was transferred to liquid MS medium and then treated with 0 (negative control), 25 μM, 50 μM and 100 μM encapsulated DOX doses of free DOX or DOX-loaded PMP. The plates were covered with aluminum foil and incubated for 24 hours. The DOX-containing medium was removed, the seedlings were washed twice with 1/2 × MS medium, and then fresh medium was added. Seedlings were incubated for an additional 3 days under a normal photoperiod (16 h light period 23 ° C / 8 h dark period 21 ° C). The seedlings were then removed from the plate, dried with a towel for imaging, and then evaluated for cytotoxicity by analyzing leaf vitality, leaf color and root length. Cytotoxicity is defined by root shortening, leaf vitality loss and leaf fading (yellow rather than green) compared to untreated seedling controls. PMPs loaded with DOX were cytotoxic at 50 μM and 100 μM DOX, as compared to free DOX, which showed cytotoxicity (root shortening and leaf fading) only at 100 μM DOX. Seedlings treated with 50 μM PMP-DOX showed marked leaf yellowing with reduced leaf vitality and root shortening. Our data show that PMP can be loaded with small molecules in an implanter and deliver small molecules, and that PMP loaded with doxorubicin induces cytotoxic responses twice as efficiently as free doxorubicin. It is shown that.

実施例17.アルファルファスプラウトによるペクチナーゼ処理PMPの取込み
この実施例では、PMP生成プロセス中にペクチンの除去がそれらのインプランタ取込み及び全身性輸送に衝撃を及ぼさないことについて記載する。この実施例では、レモンPMPをモデルPMPとして使用し、アルファルファスプラウトをモデル植物として使用した。
Example 17. Incorporation of pectinase-treated PMP with alfalfa sprout This example describes that removal of pectin during the PMP production process does not impact their implanter uptake and systemic transport. In this example, lemon PMP was used as the model PMP and alfalfa sprout was used as the model plant.

a)ペクチナーゼを添加する又は添加しないレモンPMPの生成
レモンは、現地のWhole Foods Market(登録商標)から取得した。果汁絞り機を用いてレモン果汁(1260ml)を収集し、2つの画分に分割した。630mlは非処理とし、630mlはNaOHを用いてpH4にpH調整し、室温で1.45時間にわたり6U/mlのペクチナーゼ(Sigma、17389)と共にインキュベートした。ペクチナーゼ処理及び非処理の果汁を続いて3000gで20分間、続いて10,000gで40分間遠心分離することにより、大きい残屑を除去した。次に、カルシウムをキレート化し、ペクチン高分子の形成を防止するために、処理した果汁を500mMのDTA(pH8.6)(最終濃度50mMのEDTA(pH7.19〜7.25)まで)と一緒に室温で30分間インキュベートした。続いて、EDTA処理した果汁を11um、1um及び0.45umフィルタに通して大きい粒子を除去した。濾過した果汁を洗浄し(TFF工程中260mlのPBS)、タンジェンシャルフロー濾過(TFF)により総体積400mlまで約1.6×濃縮した後、300kDa透析膜を用いてPBS中で一晩透析した。その後、透析した果汁をTFFにより30mlの最終濃度(約21×)までさらに濃縮した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、PMP含有画分を溶出し、280nmでの吸光度(SpectraMax)を分析して、混入物を含有する後期溶出画分からのPMP含有画分を決定する。精製PMPを含有するSEC画分4〜6(ペクチナーゼ処理なし)及びSEC画分4〜7(ペクチナーゼ処理あり)を個別処理群内に一緒にプールした。プールしたSEC画分は、300kDa透析膜を用いてPBS(pH7.4)中で一晩透析した。サンプルは、0.85um、0.4um及び0.22umシリンジフィルタを用いた連続濾過により滅菌し、40,000×gで1.5時間にわたりPMPをペレット化することによりさらに濃縮し、最後にペレットを超純水に再懸濁させる。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用いて、ナノフローサイトメトリー(NanoFCM)によって決定されるように、非処理レモンPMPのための最終PMP濃度は、1.24×1012PMP/mlであり、メジアンPMP粒径は129nm+/−12nm(SD)であった;ペクチナーゼ処理レモンPMPについては、最終濃度は2.261012PMP/mlであり、メジアンPMP粒径は130nm+/−11nm(SD)であった。
a) Lemon PMP production with or without pectinase Lemons were obtained from the local Whole Foods Market®. Lemon juice (1260 ml) was collected using a juice squeezer and divided into two fractions. 630 ml was untreated and 630 ml was pH adjusted to pH 4 with NaOH and incubated with 6 U / ml pectinase (Sigma, 17389) for 1.45 hours at room temperature. Large debris was removed by centrifuging the pectinase-treated and untreated juice at 3000 g for 20 minutes and then at 10,000 g for 40 minutes. The treated juice is then combined with 500 mM DTA (pH 8.6) (final concentration 50 mM EDTA (pH 7.19-7.25)) to chelate calcium and prevent the formation of pectin macromolecules. Was incubated at room temperature for 30 minutes. Subsequently, the EDTA-treated juice was passed through 11um, 1um and 0.45um filters to remove large particles. The filtered juice was washed (260 ml PBS during the TFF process), concentrated about 1.6 × to a total volume of 400 ml by tangential flow filtration (TFF), and then dialyzed overnight in PBS using a 300 kDa dialysis membrane. Then, the dialyzed juice was further concentrated by TFF to a final concentration of 30 ml (about 21 ×). Next, size exclusion chromatography is used to elute the PMP-containing fraction and analyze the absorbance at 280 nm (SpectraMax) to determine the PMP-containing fraction from the late elution fraction containing contaminants. SEC fractions 4-6 (without pectinase treatment) and SEC fractions 4-7 (with pectinase treatment) containing purified PMP were pooled together in the individual treatment group. Pooled SEC fractions were dialyzed overnight in PBS (pH 7.4) using a 300 kDa dialysis membrane. Samples are sterilized by continuous filtration using 0.85 um, 0.4 um and 0.22 um syringe filters and further concentrated by pelleting PMP at 40,000 xg for 1.5 hours and finally pelleting. Is resuspended in ultrapure water. Using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer, the final PMP concentration for untreated lemon PMP is 1.24 × 10 12 PMP / ml, as determined by nanoflow cytometry (NanoFCM). The median PMP particle size was 129 nm +/- 12 nm (SD); for the pectinase-treated lemon PMP, the final concentration was 2.2610 12 PMP / ml and the median PMP particle size was 130 nm +/- 11 nm (SD). )Met.

b)DyLight 800 NHS EsterによるレモンPMPの標識
ペクチナーゼ処理及び非処理レモンPMPは、DyLight 800 NHS Ester(Life Technologies、#46421)共有結合膜色素(DyL800)を用いて標識した。手短には、DyL800を最終濃度10mg/mlまでDMSOに溶解させ、200ulのPMPを5ulの色素と混合し、室温において、シェーカ上で1時間インキュベートした後、4℃で1時間の100,000×gの超遠心分離により、標識PMPを2〜3回洗浄した後、ペレットを1.5mlの超純水で再懸濁させた。潜在的な色素凝集体の存在を照査するために、PMPの代わりに200ulのUltraPure水を添加して、同じ手順に従い、色素単独の対照サンプルを調製した。最終DyL800標識PMPペレット及びDyL800色素単独対照を最小量のUltraPure水に再懸濁させ、NanoFCMにより特性決定した。非ペクチナーゼ処理Dyl800標識レモンPMPの最終濃度は3.2×1012PMP/mlであり、ペクチナーゼ処理DyL800標識の最終濃度は、5.57×1012PMP/mlであった。標識効率は、NanoFCMが赤外線を検出することができないため、nanoFCMを用いて決定することはできなかった。
b) Labeling of Lemon PMP with DyLight 800 NHS Ester Pectinase-treated and untreated lemon PMP was labeled with DyLight 800 NHS Ester (Life Technologies, # 46421) covalent bond membrane dye (DyL800). Briefly, DyL800 is dissolved in DMSO to a final concentration of 10 mg / ml, 200 ul of PMP is mixed with 5 ul of dye, incubated for 1 hour on a shaker at room temperature and then 100,000 × for 1 hour at 4 ° C. After washing the labeled PMP 2-3 times by ultra-centrifugation of g, the pellet was resuspended in 1.5 ml of ultrapure water. To verify the presence of potential dye aggregates, 200 ul of UltraPure water was added in place of PMP and a control sample of dye alone was prepared according to the same procedure. The final DyL800-labeled PMP pellet and DyL800 dye-only control were resuspended in a minimum amount of UltraPure water and characterized by NanoFCM. The final concentration of non-pectinase-treated Dyl800-labeled lemon PMP was 3.2 × 10 12 PMP / ml, and the final concentration of pectinase-treated DyL800-labeled was 5.57 × 10 12 PMP / ml. Labeling efficiency could not be determined using nanoFCM because NanoFCM cannot detect infrared light.

c)ペクチナーゼ処理及び非処理DyL800−PMPを用いたアルファルファスプラウトの処理
PMP生成中のペクチンの除去がPMP取込みに影響を及ぼすかどうかを評価するために、アルファルファスプラウトは、1/2強度のムラシゲスクーグ(MS)中の0.5%のショ糖及び2.5 mMのMES(pH5.6)を補給した現地のスーパーマーケットから取得し、ペクチナーゼ処理及び非処理DyLight800レモンPMP、水(陰性対照)、DyLight800nm色素単独(色素凝集物対照)を用いて23℃で21時間にわたり処理した(図8A)。苗は、次にMS培地中で3回洗浄し、Odyssey infrared imagerを用いて撮像した。ペクチナーゼ処理を行って若しくは行わずに生成したPMPの取込み及び輸送に差は見られなかった(図8B)。
c) Treatment of alfalfa sprout with pectinase-treated and untreated DyL800-PMP To assess whether removal of pectin during PMP production affects PMP uptake, alfalfa sprout is halved. Obtained from a local supermarket supplemented with 0.5% sucrose in MS) and 2.5 mM MES (pH 5.6), pectinase-treated and untreated DyLight 800 Lemon PMP, water (negative control), DyLight 800 nm dye. Treatment alone (dye aggregate control) at 23 ° C. for 21 hours (FIG. 8A). The seedlings were then washed 3 times in MS medium and imaged using an Odyssey infrared imager. No difference was found in the uptake and transport of PMP produced with or without pectinase treatment (FIG. 8B).

実施例18:カチオン性脂質を用いたPMPの改変
この実施例では、カチオン性脂質を用いたPMPの改変による、表面電荷を修飾する、カーゴローディング能力を増加させ、且つ植物細胞中でのPMPの細胞取込みを増加させる能力を証明する。この実施例では、DOTAP(1,2−ジオレオイル−3−トリメチルアンモニウム−プロパン)及びDC−コレステロール(3β−[N−(N’,N’−ジメチルアミノメタン)−カルバモイル]コレステロール)をモデルカチオン性脂質として、グレープフルーツ及びレモンPMPをモデルPMPとして、siRNA/トランス活性化CRISPR RNA(TracrRNA)をモデル負荷電ペイロードとして且つゼア・マイス(Zea mays)ブラック・メキシカン・スイート(Black Mexican sweet)(BMS)をモデル植物細胞株として使用する。
Example 18: Modification of PMP with Cationic Lipids In this example, modification of PMP with cationic lipids modifies surface charge, increases cargo loading capacity, and of PMP in plant cells. Prove the ability to increase cell uptake. In this example, DOTAP (1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane) and DC-cholesterol (3β- [N- (N', N'-dimethylaminomethane) -carbamoyl] cholesterol) are model cationic. As lipids, Grapefruit and Lemon PMP as model PMPs, siRNA / trans-activated CRISPR RNA (TracrRNA) as model loading electroloading and Zea mays Black Mexican sweet (BMS). Used as a model plant cell line.

実験プロトコル:
a)レモン/グレープフルーツPMPの生成
レッドオーガニックグレープフルーツ若しくはイエローオーガニックレモンは、現地の食料品店から入手した。果汁絞り機を用いて6リットルのグレープフルーツ果汁を収集し、NaOHでpH4にpH調節し、1U/mlのペクチナーゼ(Sigma、17389)と一緒にインキュベートして、ペクチン混入物を除去した後、3,000gで20分間、続いて10,000gで40分間遠心分離することにより、大きい残屑を除去した。次に、カルシウムをキレート化し、ペクチン高分子の形成を防止するために、処理した果汁を500mMのEDTA(pH8.6)(最終濃度50mMのEDTA(pH7.7)まで)と一緒に30分間インキュベートした。続いて、EDTA処理した果汁を11μm、1μm及び0.45μmのフィルタに通して大きい粒子を除去した。濾過した果汁を、300kDaのTFFを用いるタンジェンシャルフロー濾過(TFF)により洗浄及び濃縮した。果汁を10×濃縮した後、PBS中の10ダイアボリュームへの透析濾過を実施し、最終濃度120mL(50×)までさらに濃縮した。次に、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を用いて、PMP含有画分を溶出し、これを、280での吸光度(SpectraMax(登録商標))及びタンパク質濃度(Pierce(商標)BCA Protein Assay)により分析して、PMP含有画分と混入物を含有する後期画分を確認した。SEC画分3〜7は、精製PMPを含有しており(画分9〜12は、混入物を含有した)、これらを一緒にプールして、0.8μm、0.45μm及び0.22μmシリンジフィルタを用いた連続濾過により濾過滅菌した後、PMPを40,000×gで1.5時間にわたってペレット化し、4mLのUltraPure(商標)DNase/RNaseフリー蒸留水(ThermoFisher、10977023)にペレットを再懸濁させることにより、さらに濃縮した。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用い、NanoFCMにより、最終PMP濃度(7.56×1012PMP/mL)及びPMP粒径(70.3nm+/−12.4nm(SD))を決定した。生成したグレープフルーツ(GF)又はレモン(LM)PMPは、以下に記載するように、Bligh−Dyer法を用いる脂質抽出のために使用した。
Experimental protocol:
a) Lemon / Grapefruit PMP Generation Red Organic Grapefruit or Yellow Organic Lemon was obtained from a local grocery store. 6 liters of grapefruit juice was collected using a juice squeezer, pH adjusted to pH 4 with NaOH, incubated with 1 U / ml pectinase (Sigma, 17389) to remove pectin contaminants, and then 3, Large debris was removed by centrifugation at 000 g for 20 minutes followed by 10,000 g for 40 minutes. The treated juice is then incubated with 500 mM EDTA (pH 8.6) (up to a final concentration of 50 mM EDTA (pH 7.7)) for 30 minutes to chelate calcium and prevent the formation of pectin macromolecules. bottom. Subsequently, the EDTA-treated juice was passed through 11 μm, 1 μm and 0.45 μm filters to remove large particles. The filtered juice was washed and concentrated by tangential flow filtration (TFF) using a 300 kDa TFF. After the juice was concentrated 10 ×, dialysis filtration was performed on 10 diavolumes in PBS and further concentrated to a final concentration of 120 mL (50 ×). The PMP-containing fraction was then eluted using size exclusion chromatography (SEC) and analyzed by absorbance at 280 (SpectraMax®) and protein concentration (Pierce® BCA Protein Assay). Then, the PMP-containing fraction and the late fraction containing the contaminants were confirmed. SEC fractions 3-7 contain purified PMP (fractions 9-12 contain contaminants), which are pooled together and 0.8 μm, 0.45 μm and 0.22 μm syringes. After filtration sterilization by continuous filtration using a filter, PMP is pelleted at 40,000 xg for 1.5 hours and the pellet is resuspended in 4 mL UltraPure ™ DNase / RNase-free distilled water (Thermo Fisher, 10977023). It was further concentrated by making it turbid. The final PMP concentration (7.56 × 10 12 PMP / mL) and PMP particle size (70.3 nm +/- 12.4 nm (SD)) are determined by NanoFCM using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. bottom. The grapefruit (GF) or lemon (LM) PMP produced was used for lipid extraction using the Bright-Dyer method, as described below.

b)カチオン性脂質を用いたPMPの改変
脂質再構成PMP(LPMP)を調製するために、グレープフルーツ又はレモンPMPの濃縮液からの全脂質抽出は、Bligh−Dyer法を用いて実施した(Bligh and Dyer,J Biolchem Physiol,37:911−917,1959)。手短には、1mLの濃縮PMP(1012〜1013PMP/mL)を3.5mLのクロロホルム:メタノール混合物(1:2、v/v)と混合し、しっかりとボルテックスした。次に、1.25mLのクロロホルムを加え、ボルテックスし、次に1.25mLの滅菌水と共に撹拌した。最後に、混合物を300gにおいて5分間室温で遠心分離した。脂質を含有する下方有機層を回収し、TurboVap(登録商標)システム(Biotage(登録商標))を用いて完全に乾燥させた。天然LPMPの脂質組成を改変するために、合成カチオン性脂質(DOTAP、DC−コレステロール)をクロロホルム:メタノール(9:1)中に溶解させ、全脂質の25%又は40%(w/w)の量までPMP抽出脂質を添加し、その後に強力に混合した。乾燥脂質薄膜は、不活性気体流(例えば、窒素)を用いた溶媒の蒸発又はTurboVap(登録商標)システムを用いた蒸発によって調製した(図11)。抽出脂質からの再構成PMPを調製するために、水若しくはバッファー(例えば、PBS)を乾燥脂質薄膜に添加し、水和させるために室温で1時間放置した。形成された脂質粒子に10回の冷凍−解凍サイクル若しくは超音波処理を受けさせた(Branson 2800超音波浴、10分間、室温)。次に、脂質二重層の数及び全体的な粒径を低減させるために、脂質PMPは、Mini Extruder(Avanti(登録商標)Polar Lipids)を用いて0.8μm、0.4μm及び0.2μmのポリカーボネートフィルタに通して押し出した(図11)。濃縮LPMPが必要とされる場合、サンプルは、4℃で30分間にわたり100,000×gでの超遠心分離によって濃縮した。最終ペレットを滅菌UltraPure水又はPBSに再懸濁させた後、次の使用まで4℃で保存した。製造者によって提供される濃度及び粒径標準を用い、NanoFCMにより、最終LPMP濃度及びメジアンLPMP粒径(89〜104nm)を決定した。表面電荷(ゼータ電位)は、Zetasizer(Malvern Panalytical)を用いて動的光散乱法によって測定した。LPMP粒径及び濃度の範囲は、LM LPMPについては83±19nm及び1.7×1012LPMP/mL、DOTAP改変LPMPについては106±25nm及び6.54×1010LPMP/mL並びにDC−コレステロール改変PMPについては91±17nm及び3.08×1011LPMP/mLであった(図12)。脂質再構成PMPのカチオン性脂質DOTAP及びDCコレステロールを用いた改変は、LPMPの表面電荷を変化させた:カチオン性脂質含量が増加するにつれて、LPMPの表面電荷が増加した(図13A)。抽出レモン脂質から再構成したLPMPのCryo−EM画像の分析は、LPMPの球形度及び粒径分布(68.7±23nm(SD))を確証した(図14A及び14B)。
b) Modification of PMP with cationic lipids In order to prepare a lipid rearrangement PMP (LPMP), total lipid extraction from a concentrate of grapefruit or lemon PMP was performed using the Bligh-Dyer method (Bligh and). Dyer, J Biolchem Physiol, 37: 911-917, 1959). Briefly, 1 mL of concentrated PMP (10 12 to 13 PMP / mL) was mixed with 3.5 mL of a chloroform: methanol mixture (1: 2, v / v) and vortexed firmly. Next, 1.25 mL of chloroform was added, vortexed, and then stirred with 1.25 mL of sterile water. Finally, the mixture was centrifuged at 300 g for 5 minutes at room temperature. The lower organic layer containing the lipid was recovered and completely dried using the TurboVap® system (Biotage®). To modify the lipid composition of natural LPMP, synthetic cationic lipids (DOTAP, DC-cholesterol) are dissolved in chloroform: methanol (9: 1) to 25% or 40% (w / w) of the total lipid. PMP-extracted lipids were added to an amount and then vigorously mixed. The dried lipid thin film was prepared by evaporation of the solvent with an inert gas stream (eg, nitrogen) or evaporation with the TurboVap® system (FIG. 11). To prepare the reconstituted PMP from the extracted lipid, water or buffer (eg PBS) was added to the dried lipid thin film and left at room temperature for 1 hour for hydration. The formed lipid particles were subjected to 10 freezing-thaw cycles or sonication (Branson 2800 sonic bath, 10 minutes, room temperature). Next, in order to reduce the number of lipid bilayers and the overall particle size, lipid PMPs were made in 0.8 μm, 0.4 μm and 0.2 μm using Mini Extruder (Avanti® Polar Lipids). It was extruded through a polycarbonate filter (Fig. 11). If concentrated LPMP was required, the samples were concentrated by ultracentrifugation at 100,000 xg over 30 minutes at 4 ° C. The final pellet was resuspended in sterile UltraPure water or PBS and then stored at 4 ° C. until the next use. The final LPMP concentration and median LPMP particle size (89-104 nm) were determined by NanoFCM using the concentration and particle size standards provided by the manufacturer. The surface charge (zeta potential) was measured by a dynamic light scattering method using a Zetasizer (Malvern Functional). The LPMP particle size and concentration range is 83 ± 19 nm and 1.7 × 10 12 LPMP / mL for LM LPMP, 106 ± 25 nm and 6.54 × 10 10 LPMP / mL for DOTAP modified LPMP, and DC-cholesterol modification. The PMP was 91 ± 17 nm and 3.08 × 10 11 LPMP / mL (Fig. 12). Modifications of the lipid rearrangement PMP with the cationic lipids DOTAP and DC cholesterol altered the surface charge of the LPMP: as the cationic lipid content increased, the surface charge of the LPMP increased (FIG. 13A). Analysis of Cryo-EM images of LPMP reconstituted from extracted lemon lipids confirmed the sphericity and particle size distribution of LPMP (68.7 ± 23 nm (SD)) (FIGS. 14A and 14B).

c)カチオン性脂質改変PMPへの負荷電カーゴによるローディング
siRNA/TracrRNAにロードするために、上述したように、GF若しくはLM抽出脂質にカチオン性脂質を補給して乾燥させた。ヌクレアーゼ非含有水若しくはDuplexバッファー(IDT(登録商標))中に溶解させたsiRNA/TracrRNAをPMP脂質1mg当たり1.5nmolで乾燥脂質薄膜に加え、水和させるために室温で1時間放置した。形成された脂質粒子に10回の冷凍−解凍サイクルを受けさせ、Mini Extruder(Avanti(登録商標)Polar Lipids)を用いて0.8μm、0.4μm及び0.2μmのポリカーボネートフィルタに通して押し出した(図11)。ロードPMPは、100kDaのMWCO膜を備える透析装置(Spectrum(登録商標))においてPBSに対して一晩透析し、次に0.2μmのポリエーテルスルホン(PES)フィルタを用いて滅菌した。さらに、サンプルを精製し、超遠心分離を用いて濃縮した。ロードPMPは、4℃で30分間、100,000×gで遠心分離し、上清を除去し、ペレットは、1mLのPBS中に再懸濁させ、30分間にわたり100,000×gで濃縮した。生じたペレットは(植物細胞による細胞取込みのために)水中に再懸濁させた。RNAロードLPMPの粒径及び粒子の数は、NanoFCMによって評価した:平均粒径及び粒子濃度は、未改変LPMPについては89±15nm及び1.54×1012LPMP/mL、DC−Cholについては104±25nm及び2.54×1011LPMP/mL並びにDOTAPについては100±30nm及び9.7×1011LPMP/mLであった。RNAローディングは、Quant−iT(商標)RiboGreen(商標)アッセイ又は標識カーゴの蛍光強度(Alexa Fluor 555を用いて標識したsiRNA又はATTO 550を用いて標識したTracrRNA)の測定によって決定した。非改変LPMPの形態及び粒径は、さらにCryogenic電子顕微鏡(Cryo−EM)によって分析した(図14A及び14B)。RiboGreen(商標)アッセイは、PMPを溶解させて封入されたカーゴを遊離させるためにヘパリン(5mg/mL)及び1%のTriton−X100の存在下で製造者のプロトコルに従って実施した。カチオン性脂質DOTAP及びDC−コレステロールを用いたLPMPの改変は、カチオン性脂質を含まないLPMPと比較して、LPMPの表面電荷を変化させ、負荷電カーゴ(例えば、RNA)のローディングを増加させた(図4A〜4D)。
c) Loading on cationic lipid-modified PMPs Loading on siRNA / TracrRNA As described above, GF or LM-extracted lipids were supplemented with cationic lipids and dried for loading into siRNA / TracrRNA. SiRNA / TracrRNA dissolved in nuclease-free water or Duplex buffer (IDT®) was added to the dry lipid thin film at 1.5 nmol per 1 mg of PMP lipid and left at room temperature for 1 hour for hydration. The formed lipid particles were subjected to 10 freezing-thaw cycles and extruded through a 0.8 μm, 0.4 μm and 0.2 μm polycarbonate filter using a Mini Extruder (Avanti® Polar Lipids). (Fig. 11). Load PMPs were dialyzed against PBS overnight in a dialysis machine equipped with a 100 kDa MWCO membrane (Spectrum®) and then sterilized using a 0.2 μm polyether sulfone (PES) filter. In addition, the sample was purified and concentrated using ultracentrifugation. The loaded PMP was centrifuged at 100,000 xg for 30 minutes at 4 ° C., the supernatant was removed, the pellet was resuspended in 1 mL PBS and concentrated at 100,000 xg over 30 minutes. .. The resulting pellets were resuspended in water (for cell uptake by plant cells). The particle size and number of particles of RNA-loaded LPMP were assessed by NanoFCM: average particle size and particle concentration of 89 ± 15 nm and 1.54 × 10 12 LPMP / mL for unmodified LPMP, 104 for DC-Chol. For ± 25 nm and 2.54 × 10 11 LPMP / mL and for DOTAP, it was 100 ± 30 nm and 9.7 × 10 11 LPMP / mL. RNA loading was determined by Quant-iT ™ RiboGreen ™ assay or measurement of the fluorescence intensity of the labeled cargo (siRNA labeled with Alexa Fluor 555 or TracrRNA labeled with ATTO 550). The morphology and particle size of the unmodified LPMP was further analyzed by a Cryogenic electron microscope (Cryo-EM) (FIGS. 14A and 14B). The RiboGreen ™ assay was performed according to the manufacturer's protocol in the presence of heparin (5 mg / mL) and 1% Triton-X100 to lyse the PMP and release the encapsulated cargo. Modification of LPMP with cationic lipids DOTAP and DC-cholesterol altered the surface charge of LPMPs and increased loading of loaded electric cargo (eg, RNA) compared to LPMPs without cationic lipids. (FIGS. 4A-4D).

d)DC−コレステロール改変PMPによる植物細胞へのRNAの送達の増加
ゼア・マイス(Zea mays)ブラック・メキシカン・スイート(Black Mexican sweet)(BMS)細胞をシロイヌナズナ(Arabidopsis)生物学資源センター(ABRC)から購入した。BMS細胞は、4.3g/Lのムラシゲスクーグ塩基塩混合物(Sigma M5524)、2%ショ糖(S0389、Millipore Sigma)、2mg/Lの2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(D7299、Millipore Sigma)、250μg/LのチアミンHCL(V−014、Millipore Sigma)及びddH2O中の1×MSビタミン溶液を含有するムラシゲスクーグ塩基培地(pH5.8)中で増殖させた。この1×ビタミン混合溶液は、1.3mg/L、250μg/L、250μg/L、130mg/L及び200mg/Lの各最終濃度でナイアシン(N0761−100G、Millipore Sigma)、塩酸ピロキシジン(P6280−25G、Millipore Sigma)、D−パントテン酸ヘミカルシウム塩(P5155−100G、Millipore Sigma)、L−アスパラギン(A4159−25G、Millipore Sigma)及びミオ−イノシトール(I7508−100G、Millipore Sigma)を含有していた。細胞は、撹拌(110rpm)しながら24℃の暗状態で、1Lのベント付き円錐形滅菌フラスコ内で増殖させた。
d) Increased delivery of RNA to plant cells by DC-cholesterol modified PMP Black Mexican sweet (BMS) cells from Arabidopsis Biological Resources Center (ABRC) I bought it from. BMS cells are 4.3 g / L of Murashige and Skoog base salt mixture (Sigma M5524), 2% sucrose (S0389, Millipore Sigma), 2 mg / L of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (D7299, Millipore Sigma), 250 μg / It was grown in Murashige and Skoog base medium (pH 5.8) containing 1 × MS vitamin solution in L thiamine HCL (V-014, Millipore Sigma) and ddH2O. This 1 x vitamin mixed solution contains niacin (N0761-100G, Millipore Sigma) and pyroxidine hydrochloride (P6280-25G) at final concentrations of 1.3 mg / L, 250 μg / L, 250 μg / L, 130 mg / L and 200 mg / L. , Millipore Sigma), D-pantothenic acid hemicalcium salt (P5155-100G, Millipore Sigma), L-asparagine (A4159-25G, Millipore Sigma) and myo-inositol (I7508-100G) containing Millipore Si. Cells were grown in a 1 L vented conical sterile flask in the dark at 24 ° C. with stirring (110 rpm).

BMS細胞処理のために、10mLの細胞懸濁液を採取し、%パック細胞容積(PCV)を決定した。PCVは、細胞の容積を細胞培養物アリコートの総容積で割った商として定義され、パーセンテージとして表示される。細胞を3900rpmで5分間遠心分離し、細胞ペレットの容積を決定した。BMSの%PCVは、20%であった。取込み実験のために、上述したように、細胞をその培地で希釈することにより、培養物の%PCVを4%に調節した。LPMP及びDC−コレステロールにより改変したLPMPには、上述したようにATTO 550により標識したTracrRNAをロードし、滅菌し、滅菌水中に再懸濁させた。粒子の平均粒径及び濃度は、NanoFCMによって分析したが、DC−Cholについては104±25nm及び2.54×1011LPMP/mLであり、未改変LPMPについては89±15nm及び1.54×1012LPMP/mLであった。サンプル中のTracrRNA ATTO 550(IDT)の量は、Quant−iT(商標)RiboGreen(登録商標)によって定量した。24ウェルプレート内の450μLの植物細胞懸濁液のアリコートに50μLのLPMP及び433ngのTracrRNAを含有するDC−コレステロールで改変したLPMPの両方を重複して添加した。細胞に50μlの超純粋滅菌水を加えて、陰性対照として使用した。細胞は24℃の暗所で3時間にわたりインキュベートし、1mLの超純粋滅菌水を用いて3回洗浄して細胞によって取り込まれなかった粒子を除去した。細胞は、落射蛍光顕微鏡(Olympus IX83)上でのイメージングのために500μLの超純粋滅菌水中に再懸濁させた。検出可能な蛍光がなかった陰性対照(超純粋滅菌水)と比較して、LPMP及びDC−コレステロールにより改変したLPMPにより処理した植物細胞中において可変蛍光シグナルを検出することができた(図15)。DC−コレステロールを用いて改変したLPMPは、最も強い蛍光シグナルを提示し、これはこのPMP改変が植物細胞へのTracrRNAの最も強い送達を有することを示していた。本発明者らのデータは、カチオン性脂質DC−コレステロールによるPMPの改変が植物細胞によるインビトロでのレモンLPMPの取込みを向上させたことを示している。 For BMS cell treatment, 10 mL of cell suspension was harvested and the% pack cell volume (PCV) was determined. PCV is defined as the quotient of cell volume divided by the total volume of cell culture aliquots and is expressed as a percentage. The cells were centrifuged at 3900 rpm for 5 minutes to determine the volume of cell pellets. The% PCV of BMS was 20%. For uptake experiments, the% PCV of the culture was adjusted to 4% by diluting the cells with the medium as described above. LPMPs modified with LPMP and DC-cholesterol were loaded with TracrRNA labeled with ATTO 550 as described above, sterilized and resuspended in sterile water. The average particle size and concentration of the particles, analyzed by NanoFCM, were 104 ± 25 nm and 2.54 × 10 11 LPMP / mL for DC-Chol and 89 ± 15 nm and 1.54 × 10 for unmodified LPMP. It was 12 LPMP / mL. The amount of TracrRNA ATTO 550 (IDT) in the sample was quantified by Quant-iT ™ RiboGreen®. Both 50 μL LPMP and DC-cholesterol modified LPMP containing 433 ng TracrRNA were added in duplicate to an aliquot of 450 μL plant cell suspension in a 24-well plate. 50 μl of ultrapure water was added to the cells and used as a negative control. The cells were incubated in the dark at 24 ° C. for 3 hours and washed 3 times with 1 mL of ultrapure water to remove particles that were not taken up by the cells. The cells were resuspended in 500 μL ultrapure water for imaging on an epifluorescence microscope (Olympus IX83). Variable fluorescence signals could be detected in plant cells treated with LPMP and LPMP modified with DC-cholesterol as compared to negative controls (ultrapure water sterile water) with no detectable fluorescence (FIG. 15). .. LPMP modified with DC-cholesterol presented the strongest fluorescent signal, indicating that this PMP modification had the strongest delivery of TracrRNA to plant cells. Our data show that modification of PMP with the cationic lipid DC-cholesterol improved uptake of lemon LPMP by plant cells in vitro.

実施例19:PMP媒介性gRNA送達による植物の改変
この実施例では、遺伝子発現に影響を及ぼすための植物体における短鎖核酸のローディング及び機能的送達について記載する。この実施例は、短鎖核酸ロードPMPが安定しており、且つ植物内でのそれらの活性を保持することをさらに実証する。この実施例では、トランスジェニックdCas9−SunTag−VP64シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)をモデル植物として使用し、グレープフルーツPMPをモデルPMPとして使用し、且つFLOWERING WAGENINGEN(FWA)に対するガイドRNA(gRNA)をモデル短鎖核酸(およそ35kDa)として使用する。
Example 19: Modification of plants by PMP-mediated gRNA delivery This example describes the loading and functional delivery of short-stranded nucleic acids in plants to affect gene expression. This example further demonstrates that short-stranded nucleic acid load PMPs are stable and retain their activity in plants. In this example, transgenic dCas9-SunTag-VP64 Arabidopsis thaliana is used as a model plant, grapefruit PMP is used as a model PMP, and a guide RNA (gRNA) for FLOWERING WAGENINGEN (FWA) is used as a model short-stranded nucleic acid. It is used as (about 35 kDa).

a)インタクトな植物による脂質再構成PMPの取込み
本発明者らは以前に、レモン及びグレープフルーツからの天然PMPは、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)を含む、インタクトな植物の根によって取り込まれ得ることを実証した(実施例15)。この実施例では、本発明者らは、脂質再構成PMP(LPMP)が同様にシロイヌナズナ(Arabidopsis)の根によって取り込まれ得ることを実証する。脂質は、実施例18に記載されたように、天然レモン(LM)及びグレープフルーツ(GF)PMPから抽出して再構成した。こうして入手したLPMPは、近赤外線蛍光親油性色素1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−テトラメチルインドトリカルボシアニンヨウ化物(DiR)(Thermo Fisher)を用いて標識した。3μLのDiRストック溶液(5mg/mL)は、グレープフルーツ及びレモンから抽出した1mgのPMP脂質に添加されたことに留意されたい。乾燥脂質薄膜は、実施例18に記載されたように調製し、その後に超音波処理し(10分間、室温、Branson 2800超音波浴)、Mini Extruder(Avanti Polar Lipids)を用いて0.8μm、0.4μm及び0.2μmのポリカーボネートフィルタに通して押し出した。非結合色素は水を用いて平衡化させたZeba(商標)回転式脱塩カラム(40kDaのMWCO、Thermo Fisher Scientific)を用いて除去した。DiR標識PMPは、Amicon(登録商標)Ultra−0.5遠心分離用フィルタ装置(分子量カットオフ(MWCO)100kDa)上で濃縮した。
a) Incorporation of lipid-reconstituted PMPs by intact plants We have previously demonstrated that natural PMPs from lemons and grapefruits can be incorporated by the roots of intact plants, including Arabidopsis thaliana. (Example 15). In this example, we demonstrate that lipid rearrangement PMP (LPMP) can also be incorporated by the roots of Arabidopsis. Lipids were extracted and reconstituted from natural lemon (LM) and grapefruit (GF) PMP as described in Example 18. The LPMP thus obtained was labeled with a near-infrared fluorescent lipophilic dye 1,1'-dioctadecyl-3,3,3', 3'-tetramethylindotricarbocyanine iodide (Dir) (Thermo Fisher). .. Note that 3 μL of DiR stock solution (5 mg / mL) was added to 1 mg of PMP lipids extracted from grapefruit and lemon. The dried lipid thin film was prepared as described in Example 18, then sonicated (10 minutes, room temperature, Branson 2800 ultrasonic bath) and 0.8 μm using a Mini Extruder (Avanti Polycarbonate Lipids). Extruded through 0.4 μm and 0.2 μm polycarbonate filters. Unbound dyes were removed using a Zeba ™ rotary desalting column (40 kDa MWCO, Thermo Fisher Scientific) equilibrated with water. The Dir-labeled PMP was concentrated on an Amicon® Ultra-0.5 centrifuge filter device (Molecular Weight Cutoff (MWCO) 100 kDa).

DiR標識LPMPの洗浄及び滅菌濾過調製物は1:5で液体1/2のMS培地(2.15g/Lのムラシゲスクーグ塩基塩混合物(Sigma)、10g/Lのショ糖、0.5g/LのMES(Sigma)、KOHで調整(pH5.8))により希釈し、100μLを無菌1.5mLエッペンドルフチューブ内に等分した。2週齢のシロイヌナズナ(Arabidopsis)の苗(Col−0野生型)は、無菌鉗子を使用して準備したエッペンドルフチューブ内に移した。根の3番目の底部のみが浸漬されることに注意を払った。各処理(非処理対照、DiR対照、LM−LPMP−DiR、GF−LPMP−DiR)に対して、個別チューブにおいて5本の苗を使用した。チューブを密封し、アルミニウムホイルで被覆し、48時間にわたり植物成長インキュベータ内に置いた。次に苗は1%のTriton X−100(Sigma)を含有する水で2回及び水単独で1回洗浄した。苗をタオル乾燥した後、750nm(DiR色素の波長)でイメージングするためにiBright 1500 イメージングシステム(Thermo Fisher)上に配置した。対照と比較したLM−LPMP−DiR及びGF−LPMP−DiRにより処理した植物における増強蛍光シグナルが観察されたが(図9A及び9B)、これは植物によるLPMPの取込みを示していた。 Washing and sterile filtration of DiR-labeled LPMP The preparation is 1: 5 liquid 1/2 MS medium (2.15 g / L Murashige and Skoog base salt mixture (Sigma), 10 g / L sucrose, 0.5 g / L. It was diluted by adjusting with MES (Sigma) and KOH (pH 5.8)), and 100 μL was equally divided into a sterile 1.5 mL Eppendorf tube. Two-week-old Arabidopsis seedlings (Col-0 wild type) were transferred into prepared Eppendorf tubes using sterile forceps. Note that only the third bottom of the root is soaked. Five seedlings were used in individual tubes for each treatment (untreated control, DiR control, LM-LPMP-DiR, GF-LPMP-DiR). The tubes were sealed, covered with aluminum foil and placed in a plant growth incubator for 48 hours. The seedlings were then washed twice with water containing 1% Triton X-100 (Sigma) and once with water alone. The seedlings were towel dried and then placed on an iBright 1500 imaging system (Thermo Fisher) for imaging at 750 nm (Diro dye wavelength). Enhanced fluorescence signals were observed in plants treated with LM-LPMP-DiR and GF-LPMP-DiR compared to controls (FIGS. 9A and 9B), indicating uptake of LPMP by the plants.

b)gRNAによるPMPの改変及びローディング
この実施例において使用したPMPの改変及びローディングは、実施例18に記載した。天然レモンPMPは脂質源として使用し、2種の製剤:(1)未改変LPMP及び(2)DC−コレステロールが添加されたLPMP(DC−Chol−LPMP)を使用した。この実施例で使用したガイドRNA(gRNA)は、Integrated DNA Technologies(IDT)から入手した。機能的gRNA二重螺旋を形成するために、製造者の指示に従ってシロイヌナズナ(Arabidopsis)遺伝子FLOWERING WAGENINGEN(FWA)(At4g25530)をターゲティングするAlt−R(登録商標)CRISPR−Cas9 crRNA XT(23bp)配列を製造者の指示に従って汎用Alt−R(登録商標)CRISPR−Cas9 tracrRNA(67bp)にアニーリングした。2種のcrRNA配列:FWA−g4 5’−ACGGAAAGATGTATGGGCTT−3’(配列番号53)及びFWA−g17 5’−AAAACTAGGCCATCCATGGA−3’(Papikian et al.,Nat Commun,10:Article number 729,2019)(配列番号54)を使用した。gRNA二重螺旋4及び17(配列番号53及び54)は、実施例18に記載されたように、等モル量で混合し、LPMP内にローディングした。ロードLPMP調製物は、滅菌し(0.2umの滅菌フィルタ)、超遠心分離アプローチを用いて洗浄し(100,000g、30分間、4°C))、且つ超遠心分離後に150μLの滅菌水中に再懸濁させた。粒子の濃度及びメジアン粒径は、実施例18に記載されたように、NanoFCMを用いて評価し、Quant−iT(商標)RiboGreen(商標)RNAアッセイキット(Thermo Fisher)を用いてRNAローディングを定量した(表2)。
b) Modification and loading of PMP by gRNA Modification and loading of PMP used in this example are described in Example 18. Natural lemon PMP was used as a lipid source, and two formulations: (1) unmodified LPMP and (2) LPMP (DC-Chol-LPMP) supplemented with DC-cholesterol were used. The guide RNA (gRNA) used in this example was obtained from Integrated DNA Technologies (IDT). An Alt-R® CRISPR-Cas9 crRNA XT (23bp) sequence targeting the Arabidopsis gene FLOWERING WAGENINGEN (FWA) (At4g25530) to form a functional gRNA double helix according to the manufacturer's instructions. Annealed to general purpose CRISPR-Cas9 tracrRNA (67bp) according to the manufacturer's instructions. Two crRNA sequences: FWA-g4 5'-ACGGAAAGATTGTATGGGGCTT-3'(SEQ ID NO: 53) and FWA-g175'-AAAAACTAGGCCATCCATTGGA-3' (Papikian et al., Nat Commun, 10: Article 29) SEQ ID NO: 54) was used. The gRNA double helices 4 and 17 (SEQ ID NOs: 53 and 54) were mixed in equimolar amounts and loaded into the LPMP as described in Example 18. The loaded LPMP preparation is sterilized (0.2 um sterile filter), washed using an ultracentrifugation approach (100,000 g, 30 minutes, 4 ° C)) and placed in 150 μL sterile water after ultracentrifugation. It was resuspended. Particle concentration and median particle size were assessed using NanoFCM and quantified RNA loading using Quant-iT ™ RiboGreen ™ RNA Assay Kit (Thermo Fisher) as described in Example 18. (Table 2).

Figure 2021533180
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c)dCas9−SunTag−VP64シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)におけるFWAをターゲティングするgRNAがロードされたレモンPMPの機能的送達
この実施例のために、本発明者らは、トランスジェニックシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)におけるdCas9−SunTag−VP64系を利用した(Papikian et al.,Nat Commun,10:Article number 729,2019)。2つのモジュールからなるこの系では、VP64の複数のコピーが一本鎖dCas9タンパク質と結合するのを可能にするために、非活性化Cas9エンドヌクレアーゼ(dCas9)をGCN4ペプチドリピートに融合させ、転写活性化因子VP64を一本鎖可変断片GCN4抗体に融合させる。目的の遺伝子のプロモータ配列に対応するgRNA(この場合にはFWA)を供給することにより、このdCas9−SunTag−VP64(今後はSunTagと呼ぶ)系は、遺伝子発現を活性化するための「ホーミング装置」として使用することができる。SunTagシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)植物のトランスジェニック種子(Papikian et al.,Nat Commun,10:Article number 729,2019)は、シロイヌナズナ(Arabidopsis)生物学資源センター(ABRC)から入手した。種子は、次のように滅菌した:70%エタノールで1分間、0.1%のTriton X−100(Sigma)を用いた50%家庭用漂白剤で10分間、滅菌脱イオン水で3回洗浄した。滅菌種子は、無菌0.1%アガロース中に再懸濁させ、暗所で3日間にわたり4℃で層別化した。次に種子は、分離しているT2集団間でSunTag陽性苗を選択するために、35mg/LのハイグロマイシンB(GoldBio)が補給された、1/2MSプレート(ムラシゲスクーグ塩基塩混合物(Sigma)2.15g/L、ショ糖10g/L、MES(Sigma)0.5g/L、phytoagar(Duchefa)5g/L、KOHで調整したpH5.8)上に配置した。プレートは医療テープ(3M)で密封し、発芽を刺激するために6時間にわたり光線を用いて植物成長インキュベータ内に置いた。プレートは次にアルミニウムホイルで48時間にわたり被覆し、被覆を外し、苗は通常の成長条件(16時間明期、23℃/21℃の昼/夜)下で3日間成長させた。ハイグロマイシンB耐性の苗は、典型的な暗黄化表現型を示した(非耐性苗と比較して伸長した胚軸;非耐性苗は枯れた)。この選択プロトコルは、以前にHarrison et al.,Plant Methods,2:Article number 19,2006によって記載された。
c) Functional delivery of gRNA-loaded lemon PMP targeting FWA in dCas9-SunTag-VP64 Arabidopsis thaliana For this embodiment, we present in transgenic Arabidopsis thaliana. -The SunTag-VP64 system was used (Papikian et al., Nat Commun, 10: Article number 729, 2019). In this two-module system, deactivated Cas9 endonuclease (dCas9) is fused to the GCN4 peptide repeat to allow multiple copies of VP64 to bind to the single-stranded dCas9 protein for transcriptional activity. The conjugation factor VP64 is fused to a single-stranded variable fragment GCN4 antibody. By supplying a gRNA (FWA in this case) corresponding to the promoter sequence of the gene of interest, this dCas9-SunTag-VP64 (hereinafter referred to as SunTag) system is a "homing device" for activating gene expression. Can be used as. Transgenic seeds of the SunTag Arabidopsis thaliana plant (Papician et al., Nat Commun, 10: Article number 729, 2019) were obtained from the Arabidopsis Biological Resources Center (ABRC). The seeds were sterilized as follows: washed 3 times with sterile deionized water for 1 minute in 70% ethanol, 10 minutes in 50% household bleach with 0.1% Triton X-100 (Sigma). bottom. Sterile seeds were resuspended in sterile 0.1% agarose and stratified at 4 ° C. for 3 days in the dark. The seeds were then supplemented with 35 mg / L hygromycin B (GoldBio) to select SunTag-positive seedlings among the isolated T2 populations, 1/2 MS plate (Murashige and Skoog basic salt mixture (Sigma) 2). .15 g / L, sucrose 10 g / L, MES (Sigma) 0.5 g / L, phytoagar (Duchefa) 5 g / L, pH 5.8) adjusted with KOH. The plates were sealed with medical tape (3M) and placed in a plant growth incubator using light for 6 hours to stimulate germination. The plates were then coated with aluminum foil for 48 hours, uncoated and the seedlings were grown under normal growth conditions (16 hours light, 23 ° C / 21 ° C day / night) for 3 days. Hygromycin B-tolerant seedlings exhibited a typical darkening phenotype (extended hypocotyls compared to non-tolerant seedlings; non-tolerant seedlings died). This selection protocol was previously described in Harrison et al. , Plant Methods, 2: Article number 19, 2006.

耐性苗(1処理当たり8本、プールされた)は、滅菌鉗子を用いてプレートから採取し、19〜27μgのgRNA及び0.6μgのgRNAを含有する未改変LPMPを含有するカチオン性若しくはイオン化性脂質を用いて改変された200μLの液体1/2MS培地及び50μLのLPMPを含有する無菌の2mLエッペンドルフチューブ内に入れた。処理は、(1)LPMP−gRNA、(2)DC−Chol−LPMP−gRNA、(3)DC−Chol−LPMP−tracrRNA及び(4)gRNA単独(27μg)であった。培地中に根を浸漬させ、子葉を表面上に浮遊したままにするために注意を払った。1処理当たり、8本の苗を使用した。密封したチューブは、PMPが、植物を通して移動するために植物の根によって取り上げられる時間を許容するため且つそれらのgRNAカーゴを植物細胞内に送達するため、gRNAがdCas9−SunTag−VP64複合体内に組み込まれて、苗内では発現されないFWA遺伝子の発現を活性化させるために、植物成長インキュベータ内に24又は48時間にわたり置いた(Fujimoto et al.,PLoS Genet.,4:e1000048,2008)。規定のインキュベーション時間後、苗をPMP含有溶液から取り出し、UltraPure水(Thermo Fisher)で1回すすぎ洗い、タオル乾燥し、液体窒素中で冷凍した。 Resistant seedlings (8 per treatment, pooled) were harvested from plates using sterile forceps and cationic or ionizable with unmodified LPMP containing 19-27 μg gRNA and 0.6 μg gRNA. It was placed in a sterile 2 mL Eppendorf tube containing 200 μL of liquid 1/2 MS medium modified with lipids and 50 μL of LPMP. The treatments were (1) LPMP-gRNA, (2) DC-Chol-LPMP-gRNA, (3) DC-Chol-LPMP-tracrRNA and (4) gRNA alone (27 μg). Care was taken to immerse the roots in the medium and leave the cotyledons floating on the surface. Eight seedlings were used per treatment. The sealed tube allows the gRNA to integrate into the dCas9-SunTag-VP64 complex in order to allow time for the PMP to be picked up by the plant roots to move through the plant and to deliver their gRNA cargo into the plant cells. Then, in order to activate the expression of the FWA gene which is not expressed in the seedling, it was placed in a plant growth incubator for 24 or 48 hours (Fujimoto et al., PLoS Genet., 4: e1000048, 2008). After the prescribed incubation time, the seedlings were removed from the PMP-containing solution, rinsed once with UltraPure water (Thermo Fisher), towel dried and frozen in liquid nitrogen.

FWA遺伝子発現の活性化を決定するために、逆転写定量的PCR(RT−qPCR)を用いてmRNA転写レベルをアッセイした。冷凍した苗は、プラスチック製乳棒を用いてチューブ内で粉砕し、全RNAは、製造者の指示に従ってRNeasy(登録商標)Plant Mini Kit(Qiagen)を用いて抽出した。精製RNAは、40μLのRNaseフリー水(Qiagen)を用いてカラムから溶出した。ゲノムDNAは、製造者の指示に従い、DNase I、Amplification Grade kit(Sigma)を用いてRNA調製物から取り出した。cDNA合成は、製造者の指示に従い、Invitrogen SuperScript(商標)III First−Strand Synthesis SuperMix(Thermo Fisher)及びOligo(dT)プライマーを用いて実施した。FWA遺伝子(At4g25530)の発現を検出するために、定量的PCRは、製造者の指示に従い、Luna(登録商標)Universal qPCR Master Mix(NEB)を用いてApplied Biosystems(商標)QuantStudio(商標)7 Flex Real−Time PCRシステム(Thermo Fisher)上で実施した。qPCR実験のために使用したプライマーは、以前に公表された(Cabanillas et al.,Plant Cell,30:2594−2615,2018;Papikian et al.,Nat Commun,10:Article number 729,2019):FWA_F 5’−TTAGATCCAAAGGAGTATCAAAG−3’(配列番号55)、FWA_R 5’− CTTTGGTACCAGCGGAGA−3’(配列番号56)、IPP2_F 5’− GTATGAGTTGCTTCTCCAGCAAAG−3’(配列番号57)、IPP2_R 5’− GAGGATGGCTGCAACAAGTGT−3’(配列番号58)、Ubiquitin_F 5’− CCTACCTTTGAGGGGCTTCT−3’(配列番号59)、Ubiquitin_R 5’− GAAGTCGTGAGACAGCGTTG−3’(配列番号60)。qPCRは、次のプログラム:(a)95℃で60秒間;(b)95℃で15秒間、60℃で30秒間の40反復を用いて実施した。結果を正規化するためには、ユビキチン遺伝子(At2g36060)を使用した。内部対照としては、ATISOPENTENYL DIPHOSPHE ISOMERASE 2(IPP2)(At3g02780)を使用した。様々な処理におけるFWA遺伝子発現の活性化は、正規化ΔΔCt値を計算することによって決定した(図10A〜10C)。等モル量のgRNA 4及び17がロードされたDC−コレステロール改変LPMPに48時間曝露させた植物は、gRNA対照と比較してFWA遺伝子の発現における3倍増加を示した(図10B)。tracrRNA対照を含むDC−Chol LPMPは、FWA発現を誘導しなかった(図10A及び10B)。DC−CholとtracrRNA対照との間で、IPP2(ハウスキーピング遺伝子)の発現における有意差は見られなかった(図10C)。 Inverse transcriptional quantitative PCR (RT-qPCR) was used to assay mRNA transcription levels to determine activation of FWA gene expression. Frozen seedlings were ground in a tube using a plastic mortar and total RNA was extracted using RNeasy® Plant Mini Kit® according to the manufacturer's instructions. Purified RNA was eluted from the column with 40 μL of RNase-free water (Qiagen). Genomic DNA was removed from the RNA preparation using DNase I, Amplifier Grade kit (Sigma), according to the manufacturer's instructions. cDNA synthesis was performed using Invitrogen SuperScript ™ III First-Strand Synthesis Super Mix (Thermo Fisher) and Oligo (dT) primers according to the manufacturer's instructions. To detect the expression of the FWA gene (At4g25530), quantitative PCR was performed using Luna® Universal qPCR Master Mix (NEB) according to the manufacturer's instructions, Applied Biosystems ™ Quant Studio ™. It was performed on a Real-Time PCR system (Thermo Fisher). Primers used for the qPCR experiment were previously published (Cabanillas et al., Plant Cell, 30: 2594-261, 2018; Papikian et al., Nat Commun, 10: Array number 729, 2019): FWA_F. 5'-TTGGATCCAAAGGAGTATCAAAAG-3'(SEQ ID NO: 55), FWA_R 5'-CTTGGTACCAGCGGAGA-3'(SEQ ID NO: 56), IPP2_F 5'-GTATGAGTTGCTTCCAGAGAG-3'(SEQ ID NO: 57), IPP2AG SEQ ID NO: 58), Ubiquitin_F 5'-CCTACCTTTGAGGGGCTTCT-3'(SEQ ID NO: 59), Ubiquitin_R 5'-GAAGTCGTGAGAGACGCGTG-3'(SEQ ID NO: 60). qPCR was performed using the following programs: (a) 95 ° C. for 60 seconds; (b) 95 ° C. for 15 seconds and 60 ° C. for 30 seconds with 40 iterations. The ubiquitin gene (At2g36060) was used to normalize the results. As an internal control, ATISOPENTEYL DIPHOSPHE ISOMERASE 2 (IPP2) (At3g02780) was used. Activation of FWA gene expression in various treatments was determined by calculating normalized ΔΔCt values (FIGS. 10A-10C). Plants exposed to DC-cholesterol-modified LPMP loaded with equimolar amounts of gRNAs 4 and 17 for 48 hours showed a 3-fold increase in FWA gene expression compared to gRNA controls (FIG. 10B). DC-Chol LPMP containing tracrRNA control did not induce FWA expression (FIGS. 10A and 10B). No significant difference in the expression of IPP2 (housekeeping gene) was found between DC-Chol and the tracrRNA control (FIG. 10C).

他の実施形態
本発明の一部の実施形態は、以下の番号のパラグラフに含まれる。
1.複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、植物改変剤を含む、植物改変組成物。
2.組成物中のPMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、改変は、植物の適応度を増加させる、パラグラフ1に記載の植物改変組成物。
3.複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、植物改変剤を含み、及び組成物中のPMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、改変は、植物の適応度を増加させる、植物改変組成物。
4.適応度の増加は、発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性の増加である、パラグラフ2又は3に記載の植物改変組成物。
5.植物の適応度の増加は、疾患耐性、干ばつ耐性、耐熱性、耐寒性、耐塩性、金属耐性、除草剤耐性、薬剤耐性、水利用効率、窒素利用、窒素ストレス耐性、窒素固定、病虫害抵抗性、草食動物耐性、病原体耐性、収量、水不足条件下の収量、活力、増殖、光合成能力、栄養、タンパク質含量、炭水化物含量、油含量、バイオマス、新芽長、根長、根の構造、種子重又は収穫可能な産物の量における増加である、パラグラフ2又は3に記載の植物改変組成物。
6.植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質の向上である、パラグラフ2又は3に記載の植物改変組成物。
7.植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の味、外観又は貯蔵期間の改善である、パラグラフ6に記載の植物改変組成物。
8.適応度の増加は、動物における免疫反応を刺激するアレルゲンの産生の低減である、パラグラフ2又は3に記載の植物改変組成物。
9.植物改変剤は、異種核酸である、パラグラフ1〜8のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
10.複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、異種核酸を含み、及び組成物中のPMPは、植物の適応度を増加させるための有効な濃度である、植物改変組成物。
11.異種核酸は、DNA、RNA、PNA又はハイブリッドDNA−RNA分子である、パラグラフ9又は10に記載の植物改変組成物。
12.RNAは、メッセンジャーRNA(mRNA)、ガイドRNA(gRNA)又は阻害性RNAである、パラグラフ11に記載の植物改変組成物。
13.阻害性RNAは、RNAi、shRNA又はmiRNAである、パラグラフ12に記載の植物改変組成物。
14.阻害性RNAは、植物における遺伝子の発現を阻害する、パラグラフ12又は13に記載の植物改変組成物。
15.核酸は、植物中において、酵素、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質、リボタンパク質、タンパク質アプタマー若しくはシャペロンの発現を増加させるmRNA、改変mRNA又はDNA分子である、パラグラフ9又は10に記載の植物改変組成物。
16.核酸は、植物中において、酵素、転写因子、分泌タンパク質、構造因子、リボタンパク質、タンパク質アプタマー、シャペロン、受容体、シグナル伝達リガンド若しくは輸送因子の発現を低減するアンチセンスRNA、siRNA、shRNA、miRNA、aiRNA、PNA、モルホリノ、LNA、piRNA、リボザイム、DNAzyme、アプタマー、circRNA、gRNA又はDNA分子である、パラグラフ9又は10に記載の植物改変組成物。
17.異種核酸は、植物中において核酸を発現する非統合構築物である、パラグラフ9又は10に記載の植物改変組成物。
18.異種核酸は、植物中において核酸を発現する統合構築物である、パラグラフ9又は10に記載の植物改変組成物。
19.植物改変剤は、異種ペプチドである、パラグラフ1〜8のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
20.複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、PMPは、異種ペプチドを含み、及び組成物中のPMPは、植物の適応度を増加させるために有効な濃度である、植物改変組成物。
21.ペプチドは、酵素、孔形成タンパク質、シグナル伝達リガンド、細胞膜透過ペプチド、転写因子、受容体、抗体、ナノボディ、遺伝子編集タンパク質、リボタンパク質、タンパク質アプタマー又はシャペロンである、パラグラフ19又は20に記載の植物改変組成物。
22.ペプチドは、植物における遺伝子の発現を低減する、パラグラフ19又は20に記載の植物改変組成物。
23.ペプチドは、植物における遺伝子の発現を増加させる、パラグラフ19又は20に記載の植物改変組成物。
24.PMPは、2種以上の様々な植物改変剤を含む、パラグラフ1〜23のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
25.2種以上の様々な植物改変剤は、異種核酸及び異種ペプチドを含む、パラグラフ24に記載の植物改変組成物。
26.植物改変剤は、PMPによって封入される、パラグラフ1〜25のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
27.植物改変剤は、PMPの表面上に埋め込まれる、パラグラフ1〜25のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
28.植物改変剤は、PMPの表面に共役される、パラグラフ1〜25のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
29.植物改変剤は、非殺虫性である、パラグラフ1〜28のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
30.組成物は、室温で少なくとも1日間安定しており、且つ/又は4℃で少なくとも1週間安定している、パラグラフ1〜29のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
31.PMPは、少なくとも24時間、48時間、7日間又は30日間安定している、パラグラフ1〜29のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
32.PMPは、少なくとも4℃、20℃、24℃又は37℃の温度で安定している、パラグラフ31に記載の植物改変組成物。
33.組成物中のPMPは、少なくとも1、10、50、100又は250μg/mlのPMPタンパク質の濃度である、パラグラフ1〜32のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
34.PMPは、精製された植物細胞外小胞(EV)又はその断片若しくは抽出物を含む、パラグラフ1〜33のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
35.植物EVは、改変植物細胞外小胞(EV)である、パラグラフ34に記載の植物改変組成物。
36.植物は、農業用植物又は園芸用植物である、パラグラフ1〜35のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
37.農業用植物は、ダイズ植物、コムギ植物又はトウモロコシ植物である、パラグラフ36に記載の植物改変組成物。
38.組成物は、植物に送達するために製剤化される、パラグラフ1〜37のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
39.組成物は、植物の葉、種子、根、果実、新芽又は花に送達するために製剤化される、パラグラフ38に記載の植物改変組成物。
40.組成物は、農業上許容される担体を含む、パラグラフ1〜39のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
41.PMPを安定化するために製剤化される、パラグラフ1〜40のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
42.液体、固体、エアゾール、ペースト、ゲル又は気体組成物として製剤化される、パラグラフ1〜41のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
43.複数のPMPを含む有害生物防除組成物であって、PMPは、(a)植物又はその部分から初期サンプルを提供するステップであって、植物又はその部分は、EVを含む、ステップ;(b)初期サンプルから粗PMP画分を単離するステップであって、粗PMP画分は、初期サンプル中のレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップ;(c)粗PMP画分を精製し、それにより複数の純粋なPMPを生成するステップであって、複数の純粋なPMPは、粗EV画分中のレベルに対して低減されたレベルの、植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップ;(d)複数の純粋なPMPに植物改変組成剤をロードするステップ;及び(e)植物への送達のためにステップ(d)のPMPを製剤化するステップを含むプロセスによって生成される、植物改変組成物。
44.パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を含む植物。
45.植物改変組成物を植物に送達する方法であって、植物を、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の組成物と接触させるステップを含む方法。
46.植物の適応度を増加させるための方法であって、植物に、有効量の、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を送達するステップを含み、非処理植物と比較して植物の適応度を増加させる方法。
47.植物改変組成物は、葉、種子、根、果実、新芽、花又はそれらの部分に送達される、パラグラフ45又は46の記載の方法。
48.植物の適応度を増加させる方法であって、植物に、有効量の、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物と比較して植物の適応度を増加させる方法。
49.植物の適応度を増加させるための方法であって、植物の分裂組織に、有効量の、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物と比較して植物の適応度を増加させる方法。
50.植物の適応度を増加させるための方法であって、植物の胚に、有効量の、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物と比較して植物の適応度を増加させる方法。
51.植物の適応度を増加させる方法であって、植物のプロトプラストに、有効量の、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物と比較して植物の適応度を増加させる方法。
52.植物の適応度を増加させる方法であって、植物の植物細胞に、有効量の、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物を接触させるステップを含み、非処理植物と比較して植物の適応度を増加させる方法。
53.適応度の増加は、発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性の増加である、パラグラフ46〜52のいずれか1つに記載の方法。
54.植物の適応度の増加は、疾患耐性、干ばつ耐性、耐熱性、耐寒性、耐塩性、金属耐性、除草剤耐性、薬剤耐性、水利用効率、窒素利用、窒素ストレス耐性、窒素固定、病虫害抵抗性、草食動物耐性、病原体抵抗性、収量、水不足条件下の収量、活力、増殖、光合成能力、栄養、タンパク質含量、炭水化物含量、油含量、バイオマス、新芽長、根長、根の構造、種子重又は収穫可能な産物の量における増加である、パラグラフ46〜52に記載の方法。
55.植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質の向上である、パラグラフ46〜52に記載の方法。
56.品質の向上は、植物から収穫される産物の味、外観又は貯蔵期間の改善である、パラグラフ55に記載の方法。
57.適応度の増加は、動物における免疫反応を刺激するアレルゲンの産生の低減である、パラグラフ46〜52に記載の方法。
58.植物は、農業用植物又は園芸用植物である、パラグラフ45〜57のいずれか1つに記載の方法。
59.植物は、ダイズ植物、コムギ植物又はトウモロコシ植物である、パラグラフ58に記載の方法。
60.植物改変組成物は、液体、固体、エアゾール、ペースト、ゲル又は気体として送達される、パラグラフ45〜59のいずれか1つに記載の方法。
61.PMPは、脂質再構成PMP(LPMP)である、パラグラフ1〜43のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
62.LPMPは、外来性カチオン性脂質を含む、パラグラフ61に記載の植物改変組成物。
63.改変PMPの各々は、少なくとも1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又は90%超のカチオン性脂質を含む、パラグラフ61又は62に記載の植物改変組成物。
64.カチオン性脂質は、DC−コレステロール又はDOTAPである、パラグラフ61〜63のいずれか1つに記載の植物改変組成物。
65.植物に異種RNAを投与する方法であって、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む組成物を植物に送達するステップを含み、複数の各々は、異種RNAを含み、組成物は、植物の適応度を増加させるための有効な濃度で送達される、方法。
66.異種RNAは、ガイドRNA(gRNA)である、パラグラフ65に記載の方法。
67.gRNAは、リボ核タンパク質複合体(RNP)の成分であり、複数のPMPの各々は、RNPを含む、パラグラフ66に記載の方法。
68.PMPは、脂質再構成PMP(LPMP)である、パラグラフ65に記載の方法。
69.異種RNAは、PMPによって封入される、パラグラフ65に記載の方法。
70.PMPの各々は、精製された植物細胞外小胞(EV)を含む、パラグラフ65に記載の方法。
71.組成物中のPMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、改変は、植物の適応度を増加させる、パラグラフ65に記載の方法。
72.植物適応度の増加は、発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性の増加である、パラグラフ65に記載の方法。
73.植物の適応度の増加は、開花時期の改変である、パラグラフ65に記載の方法。
74.植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の品質の向上である、パラグラフ65に記載の方法。
75.植物の適応度の増加は、植物から収穫される産物の味、外観又は貯蔵期間の改善である、パラグラフ65に記載の方法。
76.適応度の増加は、動物における免疫反応を刺激するアレルゲンの産生の低減である、パラグラフ65に記載の方法。
Other Embodiments Some embodiments of the present invention are included in the paragraphs numbered below.
1. 1. A plant-modifying composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein PMP is a plant-modifying composition comprising a plant-modifying agent.
2. 2. The plant modification composition according to paragraph 1, wherein PMP in the composition is an effective concentration for modifying plant traits, the modification increases the fitness of the plant.
3. 3. A plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP contains a plant modifier, and the PMP in the composition is a concentration effective for modifying plant traits and is modified. Is a plant modification composition that increases the adaptability of plants.
4. The plant modification composition according to paragraph 2 or 3, wherein the increase in fitness is an increase in development, proliferation, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors.
5. Increased plant adaptability includes disease resistance, drought resistance, heat resistance, cold resistance, salt resistance, metal resistance, herbicide resistance, drug resistance, water utilization efficiency, nitrogen utilization, nitrogen stress resistance, nitrogen fixation, pest resistance. , Herbicide resistance, pathogen resistance, yield, yield under water shortage conditions, vitality, growth, photosynthetic ability, nutrition, protein content, carbohydrate content, oil content, biomass, sprout length, root length, root structure, seed weight or harvest The plant modification composition according to paragraph 2 or 3, which is an increase in the amount of possible product.
6. The plant modification composition according to paragraph 2 or 3, wherein the increased fitness of the plant is an improvement in the quality of the product harvested from the plant.
7. The plant modification composition according to paragraph 6, wherein the increased fitness of the plant is an improvement in the taste, appearance or shelf life of the product harvested from the plant.
8. The plant modification composition according to paragraph 2 or 3, wherein the increased fitness is a reduction in the production of allergens that stimulate an immune response in the animal.
9. The plant-modifying composition according to any one of paragraphs 1 to 8, wherein the plant-modifying agent is a heterologous nucleic acid.
10. A plant modification composition comprising multiple plant messenger packs (PMPs), the PMP containing a heterologous nucleic acid, and the PMP in the composition being an effective concentration for increasing the fitness of the plant. Modified composition.
11. The plant modification composition according to paragraph 9 or 10, wherein the heterologous nucleic acid is a DNA, RNA, PNA or hybrid DNA-RNA molecule.
12. The plant modification composition according to paragraph 11, wherein the RNA is messenger RNA (mRNA), guide RNA (gRNA) or inhibitory RNA.
13. The plant modification composition according to paragraph 12, wherein the inhibitory RNA is RNAi, shRNA or miRNA.
14. The plant modification composition according to paragraph 12 or 13, wherein the inhibitory RNA inhibits the expression of a gene in a plant.
15. Nucleic acids are mRNAs, modifications that increase the expression of enzymes, pore-forming proteins, signaling ligands, cell membrane permeabilizing peptides, transcription factors, receptors, antibodies, nanobodies, gene editing proteins, riboproteins, protein aptamers or chaperons in plants. The plant modification composition according to paragraph 9 or 10, which is an mRNA or DNA molecule.
16. Nucleic acids include antisense RNAs, siRNAs, shRNAs, miRNAs that reduce the expression of enzymes, transcription factors, secretory proteins, structural factors, riboproteins, protein aptamers, chapelons, receptors, signaling ligands or transport factors in plants. The plant modification composition according to paragraph 9 or 10, which is an aiRNA, PNA, morpholino, LNA, piRNA, ribozyme, DNAzyme, aptamer, cyclRNA, gRNA or DNA molecule.
17. The plant modification composition according to paragraph 9 or 10, wherein the heterologous nucleic acid is a non-integrated construct that expresses the nucleic acid in a plant.
18. The plant modification composition according to paragraph 9 or 10, wherein the heterologous nucleic acid is an integrated construct that expresses the nucleic acid in a plant.
19. The plant-modifying composition according to any one of paragraphs 1 to 8, wherein the plant-modifying agent is a heterologous peptide.
20. A plant modification composition comprising multiple plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP comprises a heterologous peptide, and the PMP in the composition is a concentration effective for increasing the fitness of the plant. Modified composition.
21. The plant modification according to paragraph 19 or 20, wherein the peptide is an enzyme, a pore-forming protein, a signaling ligand, a cell membrane penetrating peptide, a transcription factor, a receptor, an antibody, a Nanobody, a gene editing protein, a riboprotein, a protein aptamer or a chaperone. Composition.
22. The plant modification composition according to paragraph 19 or 20, wherein the peptide reduces gene expression in a plant.
23. The plant modification composition according to paragraph 19 or 20, wherein the peptide increases the expression of a gene in a plant.
24. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 23, wherein PMP comprises two or more various plant modifiers.
25.2 The plant modification composition according to paragraph 24, wherein the two or more various plant modifiers contain heterologous nucleic acids and heterologous peptides.
26. The plant modifying composition according to any one of paragraphs 1 to 25, wherein the plant modifying agent is encapsulated by PMP.
27. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 25, wherein the plant modification agent is embedded on the surface of PMP.
28. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 25, wherein the plant modification agent is conjugated to the surface of PMP.
29. The plant modifying composition according to any one of paragraphs 1 to 28, wherein the plant modifying agent is non-insecticidal.
30. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 29, wherein the composition is stable at room temperature for at least 1 day and / or at 4 ° C. for at least 1 week.
31. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1-29, wherein PMP is stable for at least 24 hours, 48 hours, 7 days or 30 days.
32. The plant modification composition according to paragraph 31, wherein PMP is stable at a temperature of at least 4 ° C, 20 ° C, 24 ° C or 37 ° C.
33. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1-22, wherein the PMP in the composition is a concentration of at least 1, 10, 50, 100 or 250 μg / ml of PMP protein.
34. PMP is the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-3, comprising purified extracellular vesicles (EV) or fragments or extracts thereof.
35. The plant modification composition according to paragraph 34, wherein the plant EV is a modified plant extracellular vesicle (EV).
36. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 35, wherein the plant is an agricultural plant or a horticultural plant.
37. The plant modification composition according to paragraph 36, wherein the agricultural plant is a soybean plant, a wheat plant or a corn plant.
38. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1-37, wherein the composition is formulated for delivery to a plant.
39. The plant modification composition according to paragraph 38, wherein the composition is formulated for delivery to a plant leaf, seed, root, fruit, sprout or flower.
40. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 39, wherein the composition comprises an agriculturally acceptable carrier.
41. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1 to 40, which is formulated to stabilize PMP.
42. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1-41, which is formulated as a liquid, solid, aerosol, paste, gel or gas composition.
43. A pest control composition comprising a plurality of PMPs, wherein the PMP is (a) a step of providing an initial sample from the plant or a portion thereof, wherein the plant or a portion thereof comprises EV; (b). In the step of isolating the crude PMP fraction from the initial sample, the crude PMP fraction is at least one contaminant or unwanted from the plant or portion thereof at a reduced level relative to the level in the initial sample. Steps with components; (c) Purification of the crude PMP fraction, thereby producing multiple pure PMPs, wherein the multiple pure PMPs are reduced relative to the levels in the crude EV fraction. Steps; (d) loading the plant modification composition into multiple pure PMPs; and (e) to the plant, having at least one contaminant or unwanted component from the plant or parts thereof at the indicated levels. A plant modification composition produced by a process comprising the step of formulating the PMP of step (d) for delivery.
44. A plant comprising the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43.
45. A method of delivering a plant modification composition to a plant, comprising contacting the plant with the composition according to any one of paragraphs 1-43.
46. A method for increasing the fitness of a plant, comprising delivering to the plant an effective amount of the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, as compared to untreated plants. How to increase the fitness of plants.
47. 45. The method of paragraph 45 or 46, wherein the plant modification composition is delivered to a leaf, seed, root, fruit, sprout, flower or portion thereof.
48. A method of increasing the fitness of a plant, comprising contacting the plant with an effective amount of the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, comprising contacting the plant as compared to an untreated plant. How to increase fitness.
49. A method for increasing the fitness of a plant, comprising contacting the meristem of the plant with an effective amount of the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, the untreated plant. How to increase the fitness of plants compared to.
50. A method for increasing the fitness of a plant, comprising contacting the embryo of the plant with an effective amount of the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, comprising contacting the untreated plant. How to increase the fitness of plants in comparison.
51. A method of increasing the fitness of a plant, comprising contacting the protoplast of the plant with an effective amount of the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, as compared to untreated plants. How to increase the fitness of plants.
52. A method of increasing the adaptability of a plant, comprising contacting the plant cells of the plant with an effective amount of the plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, as compared to untreated plants. And how to increase the adaptability of plants.
53. The method of any one of paragraphs 46-52, wherein the increase in fitness is an increase in development, proliferation, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors.
54. Increased plant adaptability includes disease resistance, drought resistance, heat resistance, cold resistance, salt resistance, metal resistance, herbicide resistance, drug resistance, water utilization efficiency, nitrogen utilization, nitrogen stress resistance, nitrogen fixation, pest resistance. , Herbicide resistance, pathogen resistance, yield, yield under water shortage conditions, vitality, growth, photosynthetic ability, nutrition, protein content, carbohydrate content, oil content, biomass, sprout length, root length, root structure, seed weight or The method of paragraphs 46-52, which is an increase in the amount of product that can be harvested.
55. The method of paragraphs 46-52, wherein increasing the fitness of the plant is an improvement in the quality of the product harvested from the plant.
56. The method of paragraph 55, wherein the improvement in quality is an improvement in the taste, appearance or shelf life of the product harvested from the plant.
57. The method of paragraphs 46-52, wherein increasing fitness is a reduction in the production of allergens that stimulate an immune response in an animal.
58. The method according to any one of paragraphs 45-57, wherein the plant is an agricultural plant or a horticultural plant.
59. 58. The method of paragraph 58, wherein the plant is a soybean plant, a wheat plant or a corn plant.
60. The method of any one of paragraphs 45-59, wherein the plant modification composition is delivered as a liquid, solid, aerosol, paste, gel or gas.
61. The plant modification composition according to any one of paragraphs 1-43, wherein PMP is a lipid rearrangement PMP (LPMP).
62. LPMP is the plant modification composition according to paragraph 61, which comprises an exogenous cationic lipid.
63. Each of the modified PMPs comprises at least 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or more than 90% cationic lipids. The plant modification composition according to paragraph 61 or 62.
64. The plant modification composition according to any one of paragraphs 61 to 63, wherein the cationic lipid is DC-cholesterol or DOTAP.
65. A method of administering a heterologous RNA to a plant, comprising delivering a composition comprising multiple plant messenger packs (PMPs) to the plant, each comprising the heterologous RNA, wherein the composition is a plant adaptation. A method of delivery at an effective concentration to increase the degree.
66. The method according to paragraph 65, wherein the heterologous RNA is a guide RNA (gRNA).
67. The method of paragraph 66, wherein the gRNA is a component of the ribonuclear protein complex (RNP), where each of the plurality of PMPs comprises an RNP.
68. 65. The method of paragraph 65, wherein PMP is a lipid rearrangement PMP (LPMP).
69. The method of paragraph 65, wherein the heterologous RNA is encapsulated by PMP.
70. 65. The method of paragraph 65, wherein each of the PMPs comprises purified plant extracellular vesicles (EVs).
71. 65. The method of paragraph 65, wherein PMP in the composition is an effective concentration for modifying plant traits, the modification increasing the fitness of the plant.
72. 65. The method of paragraph 65, wherein the increase in plant fitness is an increase in development, proliferation, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors.
73. The method of paragraph 65, wherein the increased fitness of the plant is a modification of the flowering time.
74. The method of paragraph 65, wherein increasing the fitness of the plant is an improvement in the quality of the product harvested from the plant.
75. 65. The method of paragraph 65, wherein increasing the fitness of the plant is an improvement in the taste, appearance or shelf life of the product harvested from the plant.
76. 65. The method of paragraph 65, wherein increasing fitness is a reduction in the production of allergens that stimulate an immune response in an animal.

前述の本発明は、理解を明確にするために説明及び例としてある程度詳細に記載されているが、そうした記載及び例が本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。本明細書に引用される全ての特許及び科学文献の開示は、全体として参照により明示的に援用される。 The invention described above has been described in some detail as description and examples for clarity, but such descriptions and examples should not be construed as limiting the scope of the invention. The disclosure of all patents and scientific literature cited herein is expressly incorporated by reference in its entirety.

他の実施形態は、特許請求の範囲に含まれる。 Other embodiments are included in the claims.

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Claims (17)

植物に異種RNAを投与する方法であって、複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む組成物を前記植物に送達するステップを含み、前記複数の各々は、前記異種RNAを含み、前記組成物は、植物の適応度を増加させるための有効な濃度で送達される、方法。 A method of administering a heterologous RNA to a plant comprising delivering a composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs) to the plant, each comprising the heterologous RNA, wherein the composition comprises the heterologous RNA. , A method, delivered at an effective concentration to increase the adaptability of the plant. 前記異種RNAは、ガイドRNA(gRNA)である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the heterologous RNA is a guide RNA (gRNA). 前記gRNAは、リボ核タンパク質複合体(RNP)の成分であり、前記複数のPMPの各々は、前記RNPを含む、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the gRNA is a component of a ribonucleoprotein complex (RNP), and each of the plurality of PMPs comprises the RNP. 前記PMPは、液体再構成PMP(LPMP)である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the PMP is a liquid reconstituted PMP (LPMP). 前記異種RNAは、前記PMPによって封入される、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the heterologous RNA is encapsulated by the PMP. 前記PMPの各々は、精製された植物細胞外小胞(EV)を含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein each of the PMPs comprises a purified plant extracellular vesicle (EV). 前記組成物中の前記PMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、前記改変は、前記植物の前記適応度を増加させる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the PMP in the composition is an effective concentration for modifying the traits of the plant, the modification increasing the fitness of the plant. 植物の適応度の前記増加は、発生、増殖、収量、非生物的ストレッサーに対する耐性又は生物的ストレッサーに対する耐性の増加である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the increase in fitness of a plant is an increase in development, proliferation, yield, resistance to abiotic stressors or resistance to biological stressors. 植物の適応度の前記増加は、開花時期の改変である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the increase in fitness of the plant is a modification of the flowering time. 植物の適応度の前記増加は、前記植物から収穫される産物の品質の向上である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the increase in fitness of the plant is an improvement in the quality of the product harvested from the plant. 植物の適応度の前記増加は、前記植物から収穫される産物の味、外観又は貯蔵期間の改善である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the increase in fitness of the plant is an improvement in the taste, appearance or shelf life of the product harvested from the plant. 適応度の前記増加は、動物における免疫反応を刺激するアレルゲンの産生の低減である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the increase in fitness is a reduction in the production of allergens that stimulate an immune response in an animal. 複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、前記PMPは、植物改変剤を含む、植物改変組成物。 A plant-modifying composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP comprises a plant-modifying agent. 複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、前記PMPは、植物改変剤を含み、及び前記組成物中の前記PMPは、植物の形質を改変するために有効な濃度であり、前記改変は、前記植物の適応度を増加させる、植物改変組成物。 A plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP contains a plant modifier, and the PMP in the composition is at a concentration effective for modifying plant traits. Yes, the modification is a plant modification composition that increases the adaptability of the plant. 複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、前記PMPは、異種核酸を含み、及び前記組成物中の前記PMPは、植物の適応度を増加させるための有効な濃度である、植物改変組成物。 A plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP comprises a heterologous nucleic acid, and the PMP in the composition is at an effective concentration for increasing the fitness of the plant. There is a plant modification composition. 複数の植物メッセンジャーパック(PMP)を含む植物改変組成物であって、前記PMPは、異種ペプチドを含み、及び前記組成物中の前記PMPは、植物の適応度を増加させるために有効な濃度である、植物改変組成物。 A plant modification composition comprising a plurality of plant messenger packs (PMPs), wherein the PMP comprises a heterologous peptide, and the PMP in the composition is at a concentration effective for increasing the fitness of the plant. There is a plant modification composition. 複数のPMPを含む植物改変組成物であって、前記PMPは、
(a)植物又はその部分から初期サンプルを提供するステップであって、前記植物又はその部分は、EVを含む、ステップ;
(b)前記初期サンプルから粗PMP画分を単離するステップであって、前記粗PMP画分は、前記初期サンプル中のレベルに対して低減されたレベルの、前記植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップ;
(c)前記粗PMP画分を精製し、それにより複数の純粋なPMPを生成するステップであって、前記複数の純粋なPMPは、前記粗EV画分中のレベルに対して低減されたレベルの、前記植物又はその部分からの少なくとも1つの混入物又は不要な成分を有する、ステップ;
(d)前記複数の純粋なPMPに植物改変剤をロードするステップ;及び
(e)植物に送達するためにステップ(d)の前記PMPを製剤化するステップ
を含むプロセスによって生成される、植物改変組成物。
A plant modification composition containing a plurality of PMPs, wherein the PMPs are
(A) A step of providing an initial sample from a plant or portion thereof, wherein the plant or portion thereof comprises an EV;
(B) In the step of isolating the crude PMP fraction from the initial sample, the crude PMP fraction is at least from the plant or portion thereof at a reduced level relative to the level in the initial sample. Steps with one contaminant or unwanted component;
(C) The step of purifying the crude PMP fraction, thereby producing a plurality of pure PMPs, wherein the plurality of pure PMPs are at reduced levels relative to the levels in the crude EV fraction. With at least one contaminant or unwanted component from said plant or parts thereof;
(D) A plant modification produced by a process comprising loading the plant modifier into the plurality of pure PMPs; and (e) formulating the PMP in step (d) for delivery to the plant. Composition.
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